La pomme de pin et des expériences !

Article niveau début de collège 👽👽

Aujourd’hui, on te parle de la pomme de pin et tu vas réaliser une chouette expérience, très facile et ne nécessitant que très peu de matériel.

La pomme de pin

Tu connais la pomme de pin, le fruit du pin. Elle est formée d’écailles qui sont parfois ouvertes, parfois fermées. Et cela, c’est fonction de l’humidité de son environnement.

Mais que se passe-t-il exactement ?
Si tu as l’occasion de « décortiquer » une pomme de pin et de détacher une écaille, regarde-là bien. Tu vois qu’une écaille est globalement en deux parties : une partie allongée et à sa base on trouve ce qu’on appelle « une charnière ». Peut-être pourras-tu observer que la face interne et la face externe ne sont pas vraiment identiques.
En fait, en observant les écailles avec des moyens plus élaborés, comme ce qui est fait par les scientifiques, on constate vraiment que deux types de tissus sont superposés : des fibres de nature différente sont disposées les unes au-dessus des autres comme deux couches parallèles. Les scientifiques leur donnent d’ailleurs un nom différent.

Ces deux matériaux naturels ne se comportent pas de la même façon en présence d’humidité.
L’un d’eux « gonfle » en présence d’eau : les molécules d’eau s’insèrent entre les fibres de cellulose qui alors s’écartent… Cette couche a tendance à s’allonger.
L’autre couche faite de fibres de nature différente est plus hermétique et les molécules d’eau ont plus de mal à circuler : le matériau ne gonfle pas du tout, ou alors très peu.
Une telle structure avec deux matériaux collés ainsi en couche s’appelle un bilame.
Donc en présence d’eau, une des couches se dilate car se gonfle d’eau et l’autre ne se dilate pas. Cela provoque la courbure de l’écaille et son basculement.
Et l’intérêt de tout cela pour la pomme de pin ? C’est d’alterner ouverture et fermeture afin de pouvoir disséminer ses graines !

L’expérience

Tu connais le papier calque ? C’est très pratique pour reproduire un dessin sur un livre ou un document, car on voit à travers.

Matériel :
Tu auras besoin d’un petit morceau de feuille de calque, d’une coupelle contenant un peu d’eau et d’une paire de ciseaux.

La manipulation :
On va découper plusieurs petits rectangles d’environ 5 cm x 1 cm dans la feuille de papier calque, mais pas tous dans le même sens de la feuille.

Découpe :
– un rectangle dans le sens de la longueur de la feuille,
– un autre dans le sens de la largeur,
– et un autre en biais.
Tu peux regarder la vidéo qui suit pour te montrer comment couper.
Ensuite, tu vas délicatement poser un des rectangles sur la coupelle contenant l’eau de façon à ce que cette petite bande flotte ! Et tu observes.

Refais la même expérience avec le 2e puis le 3e rectangle de papier.

Les observations :
Tu constates donc que « le papier » s’enroule ! Non seulement il s’enroule, mais en plus, selon le sens de la découpe, il s’enroule de différentes façons.
Alors, as-tu une idée, du phénomène qui se cache là-dessous ?

Les explications :
Le papier calque mis sur l’eau se comporte comme un bilame !

En effet, la partie en contact avec l’eau  se « mouille » : les fibres de cellulose piègent alors des molécules d’eau.
L’eau ne traverse pas instantanément l’épaisseur de la feuille donc la surface supérieure reste sèche un petit moment !

On se retrouve donc dans la configuration de la pomme de pin avec une face qui a tendance à se dilater car gonflée d’eau et une autre qui l’en empêche car elle reste sèche ! La seule solution est l’enroulement.

Tu observes un sens d’enroulement différent selon la façon dont tu as découpé le rectangle car les fibres de cellulose ne sont pas disposées de la même façon dans les deux cas : il est donc logique que le papier s’enroule différemment selon le sens des fibres car les molécules d’eau ne se placent pas de la même façon.

Des applications du papier bilame

Tu peux trouver d’autres exemples de bilame dans ta vie quotidienne. Par exemple, des papiers d’emballage de certains aliments sont des papiers bilames. C’est le cas du chocolat par exemple qui comporte une face « métallisée » et une face « papier ».
Tu peux d’ailleurs essayer de voir comment il se comporte en approchant un petit morceau de cet emballage d’une source de chaleur (à réaliser en présence d’un adulte).

La surface métallisée va avoir tendance à se dilater à la chaleur ce qui n’est pas le cas (ou bien moins en tous cas) de la face papier. L’emballage va alors s’enrouler !

Les applications du bilame sont nombreuses ; il permet par exemple de couper un circuit électrique en cas de surchauffe ! Un des éléments du circuit est un bilame : une des couches se dilate plus que l’autre, donc le bilame se courbe et le circuit s’ouvre ; ainsi le courant électrique ne passe plus et le danger est écarté.

Et puis, certains thermomètres reposent aussi sur l’utilisation du bilame. Il est généralement enroulé et va se dilater plus ou moins fort selon la température.
 Référence :
L’idée de cette expérience nous a été inspirée par la lecture de cet ouvrage que nous conseillons d’ailleurs aux plus grands (Lycéens).
Auteur : Pascale Baugé du blog Le Monde et Nous