Questions to the experts

Bonjour,

Je vous écris car j'essaie d'utiliser des expériences portant sur la pression et je m'aperçois que je n'ai pas tout compris.

Mes questions portent sur deux expériences qui me semblent liés au niveau du raisonnement.

Je prends un ballon de baudruche que je gonfle très peu. Je fais un noeud pour que l'air ne sorte pas. Je place ce ballon dans une boîte de conservation des aliments étanche associée avec un vacuvin.

J'ai voulu représenter ce qu'il se passe dans cet état initial à l'aide d'un schéma avec quelques flèches représentant les forces pressantes. Je me suis alors demandé si les flèches représentant les forces pressantes exercées par l'air dans le ballon devaient être de la même taille que les flèches représentant les forces pressantes exercées par l'air présent dans la boîte de conservation des aliments ?

Pour ma part, j'aurais tendance à représenter les flèches de force pressante exercée par l'air présent à l'intérieur du ballon plus grandes car il y aurait une surpression à l'intérieur du ballon. Mais, dans ce cas, le ballon devrait continuer à gonfler. Ou bien, alors c'est une question d'élasticité du ballon de baudruche. Il y a bien une surpression, mais elle n'est pas suffisante pour déformer encore le ballon en augmentant son volume ? Si le ballon gonflé conserve un volume donné, c'est qu'il y a équilibre entre la pression à l'intérieur et à l'extérieur, non ? Du coup, il faudrait représenter des flèches pour les forces pressantes de même taille ? J'espère que vous comprenez les difficultés de raisonnement que je rencontre et que j'essaie de traduire ici.

Ensuite, je retire de l'air, le ballon gonfle alors dans la boîte de conservation des aliments.

En retirant de l'air, la pression "atmosphérique" à l'intérieur de la boîte diminue, ce qui permet de comprendre pourquoi le ballon gonfle. Je réduits alors la taille des flèches représentant la force pressante exercée par l'air dans la boîte. Mais, le volume du ballon augmentant, la force pressante exercée par l'air à l'intérieur du ballon diminue également. Lorsque l'on arrête de pomper et donc d'enlever de l'air, le volume du ballon reste stable. Est-ce que les forces pressantes sont de même valeur entre l'air à l'intérieur du ballon et l'air à l'extérieur ? Sinon, il devrait continuer à gonfler, non ? Il n'y a pas de surpression à l'intérieur ?

J'ai les mêmes problèmes de raisonnement avec un chariot à réaction. Je gonfle un ballon et je le fixe sur un chariot. J'aurais tendance à dire qu'il y a une surpression dans le ballon ? Elle viendrait du fait que j'ai ajouté plus de particules d'air dans le volume restreint du ballon qu'il n'y a de particules d'air dans un même volume d'air extérieur. Est-ce que ce raisonnement est bon pour expliquer la surpression qu'il y aurait dans un ballon de baudruche ? Mais, du coup, il n'y a pas équilibre des forces pressantes entre l'intérieur et l'extérieur du ballon, il devrait continuer à gonfler.

Puis, je laisse échapper l'air du ballon et le chariot s'arrête lorsque le ballon est dégonflé. Je dis alors qu'il n'y a plus de surpression et que le peu d'air qui reste dans le ballon est à la pression atmosphérique. Je dis donc que c'est la surpression dans le ballon qui permet d'expliquer le déplacement du chariot.

Merci d'avance pour votre aide sur ces points.

A première vue, la physique d'un ballon de baudruche me paraissait très simple. Mais, les apparences sont trompeuses... Comme toujours en sciences !

Bien cordialement,