Le verre d'eau retourné

[verdae31]

Bonjour à tous,

J'ai fais l'expérience suivante:

j'ai remplis un verre au 2/3 d'eau,
j'ai posé au dessus une moitié de feuille de papier A4,
j'ai retourné l'ensemble et sa à tenu 30 s

POURQUOI ?
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[invitea774bcd7]

Essaye-ça : rempli-le à rabord et pose une photo dessus. Tu le retournes et ça tient indéfiniment

[calculair]

C'est la pression atmospherique qui retient ta feuille.....

Hauteur theorique maximum du verre environ 10m !!!! mais c'est tres theorique!

[verdae31]

C'est la pression atmospherique qui retient ta feuille.....

Hauteur theorique maximum du verre environ 10m !!!! mais c'est tres theorique!

La pression atmosphérique est la même à l'intérieur et à l'extérieur du verre ? Il y a donc équilibre. Reste le poids de l'eau ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[verdae31]

Pas d'idée ?

[Aroll]

Bonjour,
Premier cas: le verre d'eau est rempli au 2/3, la pression de l'air dans le verre retourné est égale à la pression atmosphérique, la pression due au poids de l'eau commence à déformer le papier, le niveau d'eau dans le verre baisse donc légèrement, le volume que l'air peut occuper augmente donc légèrement ce qui provoque une baisse de pression à l'intérieur du verre.
La pression de l'air dans le verre est donc désormais légèrement inférieure à la pression atmosphérique; si cette baisse de pression est suffisante, elle peut compenser le poids de l'eau.

Deuxième cas: le verre d'eau est plein à ras bord, il n'y a donc pas d'air dans le verre, dans ce cas, dès que le niveau d'eau descend grâce à la déformation du papier, c'est un véritable vide qui a tendance à se créer, il est donc tout à fait normal que cette situation sois plus stable.

Amicalement, Alain

[verdae31]

Bonjour,
Premier cas: le verre d'eau est rempli au 2/3, la pression de l'air dans le verre retourné est égale à la pression atmosphérique, la pression due au poids de l'eau commence à déformer le papier, le niveau d'eau dans le verre baisse donc légèrement, le volume que l'air peut occuper augmente donc légèrement ce qui provoque une baisse de pression à l'intérieur du verre.
La pression de l'air dans le verre est donc désormais légèrement inférieure à la pression atmosphérique; si cette baisse de pression est suffisante, elle peut compenser le poids de l'eau.

Deuxième cas: le verre d'eau est plein à ras bord, il n'y a donc pas d'air dans le verre, dans ce cas, dès que le niveau d'eau descend grâce à la déformation du papier, c'est un véritable vide qui a tendance à se créer, il est donc tout à fait normal que cette situation sois plus stable.

Amicalement, Alain

Dans le premier cas: la baisse de pression ne peu pas compenser le poids puisque cet air exerce tout de même une force de même sens sur le papier que le poids de l'eau .... non ?

Dans le deuxième cas: le véritable vide, ne peut pas exister car des que la pression atteint la pression de vapeur saturante de l'eau , il y a ébullition de celle ci et donc eau+air à pression atmosphérique au fond du verre en quantité infime je suppose car non visible à l'oeil nu...

qu'en pensez-vous ?

Merci

[Aroll]

Bonjour,

Dans le premier cas: la baisse de pression ne peu pas compenser le poids puisque cet air exerce tout de même une force de même sens sur le papier que le poids de l'eau .... non ?

Dans le deuxième cas: le véritable vide, ne peut pas exister car des que la pression atteint la pression de vapeur saturante de l'eau , il y a ébullition de celle ci et donc eau+air à pression atmosphérique au fond du verre en quantité infime je suppose car non visible à l'oeil nu...

Premier cas
Donc si une baisse de pression n'est pas suffisante, que faut-il pour qu'un aspirateur fonctionne? une pression absolue négative? sais-tu que ça n'existe pas?

Si la pression d'air dans le verre a baissé, elle "pousse" désormais moins fort que la pression extérieure, et c'est donc cette pression extérieure qui "gagne".

Si tu branche un aspirateur sur une enceinte close, hermétique, et souple, elle s'écrasera à cause de la désormais plus grande pression extérieure, mais il existe pourtant bien toujours une pression intérieure dirigée vers l'extérieur.

Tout ce qu'il faut pour maintenir le papier c'est que le différentiel de pression entre l'intérieur et l'extérieur du verre sois suffisant pour compenser le poids de l'eau.


Deuxième cas:
Il ne se crée pas de "vrai" vide, il y a seulement tendance à se créer un vide, mais cela se résume simplement une forte dépression dans laquelle un peu de vapeur d'eau se forme, mais bien entendu pas à la pression atmosphérique, d'ailleurs pourquoi as-tu choisi cette pression là justement?

Prend une seringue, rempli la d'eau au 2/3, retire la seringue du liquide et tire sur le piston jusqu'au 3/4 pour rajouter de l'air, enfin bouche l'orifice et continue de tirer sur le piston, tu verras bien que la pression chute dedans et que tu dois forcer pour compenser.

Recommence ensuite l'expérience, mais en ne prenant pas d'air du tout.
Donc rempli la d'eau au 2/3, et ensuite bouche directement le trou et tire sur le piston.
Tu constateras une résistance plus vive plus rapidement.

Amicalement, Alain

[sitalgo]

B'jour,

L'intérêt de remplir le verre qu'aux 2/3 est limité, c'est simplement l'ajout d'une zone élastique qui complique la solution mathématique du
problème. En outre en tenant le verre à la main on réchauffe l'air qui se dilate (c'est peut-être la réponse que tu attends des fois que tu aies posé une colle, vu le smiley ->)

Ce qui empêche l'eau de couler est le fait que l'air ne peut pas entrer, l'espace entre verre et plaque est trop mince (on peut imaginer que la force de tension superficielle de l'eau et sa viscosité jouent un rôle). Ca tient tant que cet espace se maintient. Avec une plaque rigide en plastique ça tient très longtemps (je n'ai pas essayé, ça risque d'être long).

Un demi-feuille de papier A4 présente 2 inconvénients, sa rigidité change et le poids du papier en trop tire vers le bas et déforme la feuille au niveau de l'espace verre/papier. Ce qui augmente cet espace sur les côtés où il y a plus de débord.

J'ai fait l'expérience avec un verre plein et une feuille de plastique très mince (pour les sacs), on peut dire sans rigidité, et sans trop de débord (env. 2cm). Malgré mes précautions ça ne tient pas du tout du tout, mais alors rien, que dalle, zéro, que tchi.

[LPFR]

Bonjour.
Je suis d'accord avec Aroll et Sitalgo.
Et la remarque de Sitalgo concernant le rôle de la tension superficielle est importante.
Est que l'on peut faire la manip avec des matériaux non mouillables?
Je ne l'ai jamais tenté et j'essaie d'imaginer si j'ai ce qu'il faut à ma portée.
Au revoir.

[LPFR]

Bonjour.
Suite à une référence à cette discussion faite par Jaunin (que je salue cordialement), je me suis aperçu que j'avais totalement oublié de faire le test du verre avec des matériaux non mouillables.
Eh bien, je viens de faire le test, en donnant une couche d'imperméabilisant sur un morceau de plastique semi souple et sur le verre lui-même, et zut et re-zut, ça marche encore!

Et ça marche encore si on ajoute du liquide vaisselle à l'eau.

Cela ne veut pas dire que la tension superficielle ne joue pas. Car pour que le verre se vide, il faut bien que l'air commence à pénétrer et que l'eau commence à sortir, et ceci nécessite une augmentation de la surface de l'eau.
Au revoir.

[obi76]

Cela ne veut pas dire que la tension superficielle ne joue pas. Car pour que le verre se vide, il faut bien que l'air commence à pénétrer et que l'eau commence à sortir, et ceci nécessite une augmentation de la surface de l'eau.
Au revoir.

Bonjour,

faudrai faire l'expérience avec de l'hélium superfluide, qui s'y colle ?

[mimo13]

Bonjour

Dans le cadre de la même expérience, j'ai effectué les calculs suivant:

Le poids de la feuille est supposé négligeable, le verre est supposé de forme cylindrique.
On étudie l'équilibre de l'eau qui est soumit à son poids et la force exercée par la feuille:


Avec le rayon du verre et la hauteur de la quantité d'eau présente dans le verre.

D'autres part, la force de pression de la feuille s'écrit:

.

Pour que l'ensemble reste stable c'est à dire que ni la feuille ne tombera ni l'eau ne s'échappera il faut que :


Donc
Par suite approximativement.

Donc comme conclusion, sachant que l'on n'utilise pas de verre dépassant les l'ensemble restera toujours stable théoriquement bien sur.

Ce résultat me semble un peu bizarre....
Même en tenant compte du poids de la feuille le résultat ne changera pas à cette échelle.

Mais pourquoi en réalité la feuille ne tient pas infiniment, y'a t-il une autre contrainte laquelle ??

Merci
Cordialement

[triall]

Bonjour,
Premier cas: le verre d'eau est rempli au 2/3, la pression de l'air dans le verre retourné est égale à la pression atmosphérique, la pression due au poids de l'eau commence à déformer le papier, le niveau d'eau dans le verre baisse donc légèrement, le volume que l'air peut occuper augmente donc légèrement ce qui provoque une baisse de pression à l'intérieur du verre.
La pression de l'air dans le verre est donc désormais légèrement inférieure à la pression atmosphérique; si cette baisse de pression est suffisante, elle peut compenser le poids de l'eau.

Deuxième cas: le verre d'eau est plein à ras bord, il n'y a donc pas d'air dans le verre, dans ce cas, dès que le niveau d'eau descend grâce à la déformation du papier, c'est un véritable vide qui a tendance à se créer, il est donc tout à fait normal que cette situation sois plus stable.

Amicalement, Alain

Bonjour, que vois je , je m'absente 10 jours et on en profite pour s'amuser avec des verres d'eau, de l'air , la pression ....!
J'ai essayé, cela marche avec 1/ 4 de papier et même moitié eau , et la forme du papier avec le verre retourné est bombé de l 'extérieur du verre vers l'intérieur (contre toute attente) , donc l'explication d'Aroll ne tient pas , et pour l'instant je n'en ai pas ! On dirait que le papier se moque du poids de l'eau !Je tente : Peut être baisse de la pression d'air dans le verre retourné à cause de la vapeur d'eau présente dans l'air piégée par l'eau !
Saluts

[LPFR]

Mais pourquoi en réalité la feuille ne tient pas infiniment, y'a t-il une autre contrainte laquelle ??

Merci
Cordialement

Bonjour.
J'en vois une. Il faut que la feuille reste rigide.
Si la feuille se ramollit, elle se déformera et permettra qu'une partie "rentre" dans le verre, et qu'une autre partie soit repoussée par l'eau. Ce devrait ouvrir la zone de contact.

Il faudrait faire la manip avec une feuille imperméable (comme celle des transparents de projection). Je pense que la manip doit durer bien plus longtemps.

La pression dans le haut du verre est égale à la pression atmosphérique moins le pression hydrostatique de l'eau (rhô.g.h)
Au revoir.

[triall]

Bonsoir , ma que fait mimo 13 de la pression dans l'air dans le haut du verre qui appuie aussi sur l'eau dans le calcul des forces ?
D'autre part LPFR, je ne vois pas pourquoi "La pression dans le haut du verre est égale à la pression atmosphérique moins la pression hydrostatique de l'eau (rhô.g.h)" ? Même si je peux le concevoir .Sur la photo que je joins plus haut on "voit" que cette pression est inférieure à la pression atmosphérique , mais je ne comprends pas très bien la cause.

Saluts !

[triall]

Bonjour Finalement j'avais mal interprété ce que dit Aroll et je suis assez d'accord pour les 2/ 3 .Je suis pratiquement sûr qu'en plus une petite partie d'eau va dans le papier, ceci aide à la baisse de pression dans le verre retourné .J'ai essayé aussi avec un plastique rigide , mais comme dit Sitalgo ça ne tient pas du tout du tout, mais alors rien, que dalle, zéro, que tchi , niet...
Mais pas d'accord avec ls calculs de mimo13 , je suis certain qu'à partir de 20 cm , rien ne tient , au dessus d'un mètre c'est certain qu'on se prend une bonne douche ...
Cordialement

[calculair]

Bonjour,

Si on se rappelle l'experience du barometre de Toricelli, l'eau est est " aspiré " ou plus exactement repoussée sur 10m

Tant qu'il y a un pouillième de vide au dessus de la surface d'eau et que la fermeture du verre est indeformable, il n'y a pas de raison que la force qui colle la fermeture s'annulle

En general l'experience est faite avec un peu d'air au dessus de la surface du liquide, la difference de pression est alors trés faible, ce qui explique les difficultés a faire l'experience. Les forces de capilarité doivent jouer un rôle dans la creation de la depression interne au verre pour retenir la feuille.

Une façon de reussir mieux est de retourner le verre en haut du batiment et d'enlever la main qui retient la fermeture au rez de chaussée !!!!