Pourquoi les pommes fottent-elles à la surface de l’eau alors que les poires coulent ?

L’eau a une densité de 1 g par cm3. Cela signifie que 1 ml d’eau pèse 1 g. Les objets qui ont une densité inférieure, c’est-à-dire qui sont moins lourds que l'eau, flottent. C’est par exemple le cas des pommes, du bois ou du plastique. Les patates douces, elles aussi, sont moins denses que l'eau et flottent. Les objets qui ont une densité supérieure à celle de l’eau, c’est-à-dire qui sont plus lourds que l'eau, coulent. Les poires ont généralement une densité plus élevée que les pommes, c'est pourquoi elles coulent. Les pierres, le verre et les pommes de terre coulent également. La densité décrit la masse d'un objet par rapport à son volume. Pour simplifier, on peut dire que la densité est une mesure de la masse d'un objet par rapport à son volume. Imagine que tu ramasses une poignée de cailloux et une poignée de plumes. Les volumes sont à peu près les mêmes pour les deux, mais comme les cailloux ont une densité supérieure à celle des plumes, ils sont plus lourds.

La poire dans notre expérience a une densité plus élevée que la pomme. Comme la densité de la poire est aussi supérieure à celle de l'eau, elle coule. Comment peut-on comparer la densité d'un liquide à celle d'un solide ? 1cm3 correspond à un cube ayant un côté de 1 cm et pouvant contenir 1 ml. Par conséquent, si 1 cm³ d'eau pèse 1 g et que les poires ont une densité supérieure à celle de l'eau, cela signifie qu'1 cm³ de poire, c’est-à-dire un cube de poire de 1 cm de côté, pèse plus de 1 g.

Lorsqu’on augmente la densité de l'eau, par exemple en y ajoutant du sel, il se peut que la poire ne coule plus, mais qu’elle flotte à la surface, comme la pomme. Dans 1 l d'eau, on peut dissoudre environ 350 g de sel de cuisine. Une solution saline saturée se forme. On dit qu’elle est « saturée » parce qu'il n’est pas possible de dissoudre plus de sel dans l'eau. Une solution saline saturée a une densité de 1,2 g par cm3. Dans notre expérience, la densité de la poire doit donc se situer entre la densité de l'eau du robinet (1 g par cm³) et la densité d'une solution saline saturée (1,2 g par cm³).

La raison pour laquelle la pomme ne flotte pas directement à la surface de l'eau comme une balle de ping-pong, mais semble se maintenir en équilibre à la surface, réside dans la force ascendante différente de la pomme et de la balle de ping-pong. Le poids d'un objet (sa force de pesanteur) le tire vers le bas dans l'eau. La force ascendante le pousse vers le haut. La force ascendante statique d'un objet est aussi grande que le poids du milieu déplacé par l’objet, à savoir le poids de l'eau dans notre exemple. Archimède, un mathématicien et physicien grec, a découvert cette relation vers 250 av. J.-C. La force ascendante d'une balle de ping-pong est supérieure à sa force de pesanteur en raison du matériau dont elle est constituée (plastique) et de l'air qu'elle contient. La balle de ping-pong flotte sur l'eau. Lorsque la pomme se maintient en équilibre à la surface de l'eau, la force ascendante est équivalente à la force de pesanteur. La force de pesanteur de la poire, par contre, est supérieure à sa force ascendante. C'est pour cette raison qu’elle coule.

Découpez une très fine tranche de pomme et de poire, colorez-les légèrement avec un

colorant alimentaire bleu dilué et observez-les immédiatement sous un microscope (numérique) avant que la tranche ne sèche. Vous verrez peut-être que la chair de la poire est plus compacte ou plus dense que celle de la pomme. La pomme présente plus de cavités que la poire. Ces cavités contiennent de l’air.

Le Science Center à Differdange offre des activités pédagogiques en rapport avec les fluides qui peuvent servir d’extension à cette expérience.

Vous trouverez ici les coordonnées de contact afin de vous informer sur leur offre :

Tel: (00352) 288 399-1
Site web: http://www.science-center.lu

activités-nature de la Ville de Luxembourg propose des activités sur le thème du jardin, des fruits et des légumes. Tu trouveras ici les coordonnées pour t'informer sur les offres :

Tél : (00352) 4796 6160

Email : activites.nature@technolink.lu

Site web : https://www.vdl.lu/de/leben/schul-und-weiterbildung/ihr-kind-der-schule/aktivitaeten-der-natur/angebotene-aktivitaeten

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Votre établissement propose également des activités pédagogiques dans ce domaine et vous souhaiteriez que votre lien figure sur le site de science.lu ? Alors contactez-nous ici.

Au SciTeach Center les enseignants peuvent emprunter du matériel d’information, d’expérimentation et d’exposition. Ils peuvent ainsi se familiariser avec l’apprentissage basé sur la „recherche-découverte“ centré sur l’élève lors de formations continues offertes par le centre.

Alors que notre rubrique vise à permettre aux élèves de s’accoutumer à la méthode scientifique à l’aide d’instructions, le concept de l’apprentissage basé sur la recherche et la découverte consiste à donner aux élèves une plus grande liberté de création. En tant qu’enseignant, vous ne ferez que mettre un peu de matériel à disposition ou poser quelques questions. Les élèves décident ensuite eux-mêmes ce qui les intéresse ou ce qu’ils ont envie d’essayer. Votre rôle en tant qu’enseignant est de les accompagner et de les soutenir dans leur travail.

Au SciTeach Center, l’apprentissage des compétences en cours de sciences naturelles doit être encouragé. Pour ce faire, le SciTeach Center offre aux enseignants la possibilité de développer de nouvelles idées et activités pour leurs cours de sciences naturelles, en collaboration avec d’autres enseignants et le personnel scientifique du SciTeach Center. Ce travail collectif a également pour but de renforcer la confiance dans son propre cours et d’évacuer les peurs éventuelles face à des expériences libres en classe. Les réunions sont animées par des collaboratrices scientifiques de l’Université du Luxembourg et par des enseignantes.