Expérience à la maison : la fontaine de Héron

Une fontaine en intérieur ou en extérieur, c’est sympa ! Le problème, c’est qu’il faut une pompe pour la faire fonctionner.

Heureusement il y a 2000 ans, le savant grec Héron d’Alexandrie avait trouvé un montage permettant de faire une petite fontaine fonctionnant de manière autonome. Aujourd’hui je vous propose de fabriquer vous-même une fontaine de Héron, et de découvrir à cette occasion le principe de la pression de l’eau.

Héron 1Voici à quoi le montage va ressembler à la fin :

Héron 2Vous pouvez voir qu’il n’y a aucune pompe, et que pourtant l’eau coule bien du tuyau dans la bouteille du haut.

Le matériel à utiliser

Pour réaliser cette expérience, il vous faudra :

  • 3 bouteilles en plastique vides, bien étanches et munies de leur bouchon
  • Environ 2 mètres de tuyau en plastique flexible, de diamètre environ 5mm
  • De l’eau

Héron 3Tout d’abord, commencez par couper en deux l’une des bouteilles, puis percez dans son bouchon un trou du diamètre de votre tube, voire légèrement inférieur. Coupez le tube pour avoir un premier segment assez long, et insérez le dans le trou. Vous devriez obtenir quelque chose de ce genre :

Héron 4

Maintenant prenez les deux autres bouteilles, ne les coupez pas ! Mais dans chaque bouchon, percez deux trous.

Héron 5Ensuite assemblez les bouteilles et les morceaux de tuyau de la manière suivante :

Héron 6

La mise en route de la fontaine

Pour mettre en route la fontaine, disposez d’abord les bouteilles à des hauteurs différentes, comme sur le schéma. L’important est que la bouteille du bas soit suffisamment en dessous des deux autres.

Pour que la fontaine démarre, il faut ensuite faire deux choses. Tout d’abord, vous devez remplir d’eau la bouteille du milieu. Assurez-vous comme sur le schéma que l’un des deux tuyaux plonge bien dans l’eau.

Ensuite il vous faut amorcer la fontaine en versant de l’eau dans la demi-bouteille du haut. Si tout se passe bien, le mécanisme devrait se mettre en route, comme sur la vidéo ci-dessous

Voilà ce à quoi devrait ressembler la fontaine en fonctionnement :

Héron 7Si ça ne marche pas, il est important de vérifier que tout soit bien étanche : la manière dont les bouchons ferment les bouteilles, mais aussi l’insertion des tuyaux dans les trous. Si ça n’est pas le cas, un peu de pâte à modeler peut permettre de faire un joint.

L’explication du phénomène

Le schéma ci-dessus illustre la manière dont fonctionne la fontaine. L’eau tombe de la bouteille du haut dans celle du bas, la pression dans cette dernière augmente et l’air (symbolisé par une flèche rouge) remonte dans le deuxième tuyau, pour augmenter à son tour la pression dans la bouteille du milieu. Sous l’effet de cette pression, l’eau de la bouteille du milieu remonte pour se déverser dans celle du haut.

Tout cela peut donner une impression de mouvement perpétuel, mais ça n’est pas le cas ! Si vous laissez tourner la fontaine suffisamment longtemps, vous allez voir que la bouteille du milieu se vide progressivement, et que celle du bas se remplit ! Le dispositif ne peut donc pas tourner indéfiniment !

L’énergie nécessaire au fonctionnement de la fontaine vient du fait qu’initialement, l’eau de la bouteille du milieu est à une altitude plus élevée que la bouteille du bas.

Pour augmenter la puissance de la fontaine, vous pouvez augmenter l’écart de hauteur entre la bouteille du haut et celle du bas, et mettre celle du milieu au même niveau que celle du haut.

Expérimentez !

Pour une fontaine qui dure longtemps, utilisez des grandes bouteilles, et remplissez au maximum celle du milieu au début de l’expérience.

Faites nous part de vos records de durée !

 

Auteur : David du blog http://sciencetonnante.wordpress.com/

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