Expériences avec l'eau, l'air et les matières

Ce qu’on apprend avec ces expériences

Pourquoi une boule de pâte à modeler coule-t-elle alors qu'une coque façonnée avec la même pâte peut flotter ? Comparer des objets, construire un bateau puis faire flotter un œuf dans l'eau salée permet de distinguer le rôle de la forme et celui de la masse volumique, c'est-à-dire la masse par unité de volume. La poussée d'Archimède correspond au poids de l'eau déplacée : un objet flotte lorsqu'elle équilibre son poids. Ajouter du sel augmente la masse volumique de l'eau.

La tour de miel, d'eau et d'huile prolonge cette exploration : les liquides se disposent selon leur masse volumique, mais leurs couches ne sont pas toutes durables. L'huile ne se mélange pas à l'eau, tandis que le miel peut s'y dissoudre progressivement. Avec la fécule de maïs, une autre propriété entre en jeu : la viscosité, qui caractérise la résistance à l'écoulement. Sous une sollicitation rapide, les grains peuvent se bloquer entre eux et le mélange résiste davantage : il est rhéoépaississant.

L'eau qui chemine dans l'essuie-tout et les fleurs en papier qui s'ouvrent illustrent la capillarité : l'eau pénètre dans les petits espaces entre les fibres et fait gonfler le papier. Le mouchoir sec sous un gobelet retourné révèle, lui, que l'air occupe un volume et empêche l'eau d'atteindre le papier si le gobelet reste vertical. Avec le verre retourné, la pression atmosphérique contribue à retenir le carton ; l'étanchéité du bord et la pression plus faible à l'intérieur participent aussi à l'équilibre.

À la surface de l'eau, le savon diminue localement la tension superficielle : l'écoulement créé entraîne le poivre vers les zones moins savonnées. Les bulles prolongent l'observation avec un mince film d'eau entre deux couches de molécules de savon ; leurs couleurs viennent des interférences lumineuses. Le glaçon pêché à la ficelle explore un autre phénomène : le sel abaisse la température de congélation. Une fonte locale, puis un regel lorsque la saumure se dilue et reste suffisamment froide, peuvent emprisonner la ficelle.

Dès 5 ans, privilégier les comparaisons visibles : objets qui flottent, papier qui s'ouvre, poivre qui s'écarte. À partir de 6 ans, la tour de liquides et le bateau permettent de préparer un essai puis de modifier un seul paramètre ; le verre retourné est proposé dès 7 ans. Jusqu'à 14 ans, mesures et hypothèses enrichissent ces activités. Aucune ne nécessite de flamme, de produit dangereux ni de branchement au secteur. Prévoir une présence adulte, protéger la table et ne pas goûter les préparations.