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Auteur Sujet: L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.  (Lu 3628 fois)

Bélisaire

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L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« le: janvier 12, 2018, 23:03:42 »
Bonsoir tous.
Ne vous moquez pas de mon dessin...  :).
Je devais avoir une douzaine d'années quand, lisant une BD, je suis tombé sur l'épisode suivant, demeuré pour moi un mystère. Si quelqu'un pouvait m'éclairer...
Soit le héros et deux de ses compagnons prisonniers dans une grotte. L'eau monte inexorablement. Impossible de nager vers le bas pour trouver une issue. Les deux compagnons du héros se lamentent à l'idée qu'ils vont tous périr noyés, une fois que le niveau de l'eau aura atteint le haut. Mais le héros prévoit qu'ils s'en sortiront : « La grotte est parfaitement étanche, dit-il. L'air au-dessus de nous empêchera l'eau de monter. »
Possible ? Réaliste ? Ou bien l'eau monte quand même ?
Merci.

dioptre

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #1 le: janvier 12, 2018, 23:07:03 »
air comprimé.

Bélisaire

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #2 le: janvier 12, 2018, 23:17:41 »
Conclusion ?

seba

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #3 le: janvier 12, 2018, 23:23:10 »
A un moment la pression de l'air (qui augmentera) stoppera la montée de l'eau.

Bélisaire

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #4 le: janvier 12, 2018, 23:24:54 »
Alors tout est bien qui finit bien ? Chouette  :). Merci à vous deux.

chelmimage

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #5 le: janvier 12, 2018, 23:29:32 »
Tu fais la manip: tu retournes un verre, tu tapisses l'intérieur de sucre en poudre ou de farine,  et tu le plonges dans une bassine et tu regardes..et tu le plonges plus profond et tu regardes..etc..

seba

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #6 le: janvier 12, 2018, 23:30:46 »
Après, quelle va être la pression finale dans la poche d'air ?
Et ça peut poser des problèmes par la suite, enfin si la décompression est progressive ça peut le faire.

Bélisaire

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #7 le: janvier 12, 2018, 23:43:10 »
Je ne savais que penser... La physique et moi  ::)... Ceci dit, j'avais bien remarqué que l'eau n'absorbe pas l'air;  quand je remplis une bouteille d'eau, l'air s'échappe de la bouteille dans le même temps. Dire qu'il y a des années que ce problème me turlupinait...

Bélisaire

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Re : Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #8 le: janvier 12, 2018, 23:45:36 »
Tu fais la manip: tu retournes un verre, tu tapisses l'intérieur de sucre en poudre ou de farine,  et tu le plonges dans une bassine et tu regardes..et tu le plonges plus profond et tu regardes..etc..

J'essaierai. Mais si j'ai bien compris : je tapisse d'abord, je retourne ensuite le verre dans l'eau ?

Tikky

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Re : Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #9 le: janvier 12, 2018, 23:55:30 »
Après, quelle va être la pression finale dans la poche d'air ?


Selon le denivellé entre la surface de l’eau a l’exterieur de la grotte et la surface de la bulle emprisonnée.

chelmimage

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Re : Re : Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #10 le: janvier 13, 2018, 08:22:56 »
J'essaierai. Mais si j'ai bien compris : je tapisse d'abord, je retourne ensuite le verre dans l'eau ?
Oui..tu l'humectes légèrement pour que la farine ou le sucre adhère un peu au verre.. Si l'eau entre ça va laver complètement le verre jusqu'au niveau auquel l'eau sera montée dans le verre. Plus tu plonges profond le verre et plus l'eau va monter dans le verre..

philooo

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #11 le: janvier 13, 2018, 08:56:38 »
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cloche_de_plong%C3%A9e



Tu peux essayer dans une piscine avec un seau assez grand pour ta tête.

Il y a deux problèmes : une fois que les héros auront respiré tout l'air de la grotte (et même bien avant), ils finiront asphyxiés. Et si la grotte n'est pas totalement étanche (petites failles dans la roche), l'air s'échappera quand même par le haut.

FredEspagne

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #12 le: janvier 13, 2018, 08:57:21 »
Une petite précision importante: l'air expiré contient du dioxyde de carbone extrèmement soluble dans l'eau, donc le volume de gaz (air + CO2). va diminuer.
Rappelez vous l'expérience amusante de la bouteille de lait en verre avec un fond d'eau et la bougie allumée sur un flotteur, on pose sur le goulot un oeuf dur sans sa coquille qui est aspiré à l'intérieur au bout de quelques secondes du fait de la dissolution du CO2.
35ans de film et 15 numérique

Bélisaire

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Re : Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #13 le: janvier 13, 2018, 11:01:54 »
Rappelez vous l'expérience amusante de la bouteille de lait en verre avec un fond d'eau et la bougie allumée sur un flotteur, on pose sur le goulot un oeuf dur sans sa coquille qui est aspiré à l'intérieur au bout de quelques secondes du fait de la dissolution du CO2.

Ça devait faire partie des cours que j'ai séchés.
J'ai fait l'expérience avec le verre enduit de farine. J'ai plutôt constaté que l'eau n'entre pas dans le verre, ou plutôt qu'elle entre sur 5 mm environ. Peut-être mon évier n'est-il pas assez profond ? Et la prochaine fois que j'irai à la piscine, j'emporterai un seau  :).

jaric

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Re : Re : Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #14 le: janvier 13, 2018, 11:12:48 »

Ça devait faire partie des cours que j'ai séchés.
J'ai fait l'expérience avec le verre enduit de farine. J'ai plutôt constaté que l'eau n'entre pas dans le verre, ou plutôt qu'elle entre sur 5 mm environ. Peut-être mon évier n'est-il pas assez profond ? Et la prochaine fois que j'irai à la piscine, j'emporterai un seau  :).

Eh oui ! La pression dans l'eau double tous les 10 mètres environ. Donc, pour que l'eau emplisse la moitié du verre renversé (pression = 2 atmosphères), il te faudrait un évier profond de 10 m  :D

De même, une pompe à main (fonctionnant par aspiration) ne peut élever l'eau au delà de 10 m : le poids de la hauteur d'eau compense la pression atmosphérique.

seba

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #15 le: janvier 13, 2018, 11:14:06 »
1 bar c'est 10 mètres d'eau.
Donc si au départ la pression d'air dans le verre est de 1 bar, à 10 mètres de profondeur le volume aura diminué de moitié et la pression sera de 2 bars.

Edit : trop tard !

stratojs

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #16 le: janvier 13, 2018, 11:15:21 »
... je connais des bars différents où la pression est la même!..  :D

jaric

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Re : Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #17 le: janvier 13, 2018, 11:16:38 »
... je connais un bar où la pression est toujours la même!..  :D

... ou la moitié d'icelle : on appelle cela alors un(e) demi pression

Bélisaire

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #18 le: janvier 13, 2018, 11:57:35 »
Je vous remercie tous, j'ai trouvé ça très intéressant. Je me demande pourquoi j'essayais d'échapper aux cours de physique-chimie, d'autant que la jeune prof était... physiquement très perturbante pour un ado  :-*. Ce qui n'est pas désagréable  ;).

Franciscus Corvinus

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Re : Re : Re : Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #19 le: janvier 13, 2018, 13:01:31 »
Eh oui ! La pression dans l'eau double tous les 10 mètres environ.
Non; elle augmente de 1 atmosphere (100 kPa) tous les 10 metres. Autrement il y aurait des problemes au fond de la fosse des Mariannes.

Bélisaire

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Re : Re : Re : Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #20 le: janvier 13, 2018, 13:11:54 »
La pression dans l'eau double tous les 10 mètres environ. Donc, pour que l'eau emplisse la moitié du verre renversé (pression = 2 atmosphères), il te faudrait un évier profond de 10 m  :D

J'ai une interrogation à partir de là : puisque le verre se remplit, faut-il comprendre qu'à partir d'une certaine pression de l'eau, l'air se « désintègre », est absorbé par l'élément liquide ? Dans ma candeur, je me dis qu'il faut bien qu'il « aille » quelque part.

Arnaud17

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #21 le: janvier 13, 2018, 13:17:07 »
Les amis ne vont pas se noyer, juste s'asphyxier quand ils auront épuisé l'oxygène disponible. Ils couleront dans la foulée.


seba

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J'ai une interrogation à partir de là : puisque le verre se remplit, faut-il comprendre qu'à partir d'une certaine pression de l'eau, l'air se « désintègre », est absorbé par l'élément liquide ? Dans ma candeur, je me dis qu'il faut bien qu'il « aille » quelque part.

Non, il se comprime.
Quand la pression augmente, le volume diminue (et contient le même nombre de molécules).

marco56

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #23 le: janvier 13, 2018, 13:30:47 »
Calcul vite fait de tête avec peut-être des erreurs.
On suppose qu'il y a en gros 10m d'écart à la fin entre la surface de l'eau extérieure (à p = 1 bar en gros) et la surface de l'eau intérieure à la grotte (donc à p = 2 bar).
L'air initialement à 1 bar se trouve donc enfermé aussi à 2 bar, ce qui signifie que si la température est sensiblement inchangée, le volume de l'air dans la grotte est diminué de moitié.
Ce résultat ne me semble pas super réaliste mais je ne vois pas de problème dans mon raisonnement.
La survie dépend d'autres paramètres : durée de l'enfermement, volume de la grotte.
Le CO2 et l'O2 sont solubles dans l'eau (sinon, comment qu'ils feraient les petits poissons pour respirer ?)

Sir Conspect

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Re : L'air résiste-t-il à l'eau ? Question de physique.
« Réponse #24 le: janvier 13, 2018, 13:33:30 »
Dans le film WATERWORLD avec Kevin Costner, Jeanne Tripplehorn, on voit ce système que tu as dessiné en action. C'est l’ancêtre du scaphandre. On voit que la poche d'air rétrécit avec la profondeur.