Expérience de capillarité : l'eau qui marche
« L'arc-en-ciel qui grimpe »
- ÂgeDès 5 ans
- Durée25 min + attente
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùSur une table
Dans « L’arc-en-ciel qui grimpe », une expérience de capillarité, de l’eau colorée avance dans du papier et rejoint des gobelets voisins. Cette expérience d’essuie-tout et de couleurs, aussi appelée « eau qui marche », se prépare en famille dès 5 ans, avec un adulte dans la pièce. Prévois 10 minutes de préparation, 15 minutes pour les premières observations, puis 1 à 3 heures d’attente, sur une table protégée par un plateau.
Attente : 1 à 3 heures (à regarder de temps en temps)
La question
L’eau peut-elle monter toute seule dans l’essuie-tout, contre la pesanteur ?
Ton idée
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Choisis une idée avant de commencer.
Le matériel
- 6 Gobelets transparents en plastique, de même forme et d’environ 200 ml
- 3 Feuilles d’essuie-tout absorbant
- Environ 300 ml au total : 3 gobelets remplis à mi-hauteur, soit environ 100 ml chacun Eau du robinet à température ambiante
- 3 gouttes de chaque couleur Colorants alimentaires rouge, jaune et bleu
- 1 Plateau pour protéger la table
L’expérience
- 1
Installe les six gobelets sur le plateau, en cercle, assez près les uns des autres. Vérifie avec l’adulte qu’ils sont stables et que tu peux tous les atteindre sans te pencher sur la table.
- 2
Remplis un gobelet sur deux à mi-hauteur avec l’eau du robinet : tu obtiens trois gobelets contenant chacun environ 100 ml d’eau, séparés par trois gobelets vides. Garde les trois gobelets vides pour recevoir l’eau.
- 3
Ajoute trois gouttes de rouge dans un gobelet rempli, trois gouttes de jaune dans le suivant et trois gouttes de bleu dans le dernier. Fais doucement tourner chaque gobelet sur lui-même, en gardant sa base sur le plateau, pour répartir la couleur.
- 4
Déchire chaque feuille d’essuie-tout en deux parties égales pour obtenir six morceaux. Plie chaque morceau dans la longueur pour former une bande de quelques centimètres de large, puis courbe-la en pont sans la tasser.
Les six bandes doivent avoir une largeur et une longueur aussi semblables que possible pour faciliter les comparaisons.
- 5
Place une bande entre chaque paire de gobelets voisins, tout autour du cercle : une extrémité trempe dans l’eau colorée et l’autre touche le fond du gobelet vide. Chaque gobelet reçoit ainsi deux extrémités de papier ; ajuste les bandes pour que les parties immergées restent bien dans l’eau.
Laisse les gobelets proches : un pont court, avec un sommet peu élevé au-dessus des bords, facilite le passage de l’eau. - 6
Pendant les quinze premières minutes, regarde jusqu’où avance la zone humide sur chaque bande. Observe les deux côtés des ponts sans les soulever : le papier mouillé devient généralement plus sombre et légèrement translucide.
- 7
Laisse le montage en place pendant une à trois heures et reviens l’observer de temps en temps avec l’adulte dans la pièce. Compare les niveaux et les couleurs.
Observe
Une zone humide et colorée progresse dans les bandes, y compris au-dessus du niveau de l’eau des gobelets de départ. Après avoir franchi le sommet d’un pont, l’eau descend vers le gobelet voisin et commence à s’y accumuler. Les trois gobelets initialement vides reçoivent chacun de l’eau provenant de deux couleurs différentes. On obtient généralement de l’orange entre rouge et jaune, du vert entre jaune et bleu, et du violet entre bleu et rouge, avec des nuances variables selon les colorants. Les niveaux des gobelets de départ baissent tandis que ceux des gobelets d’arrivée montent ; la vitesse dépend notamment du papier et de la forme des ponts.
À noter dans ton carnet
- Le temps approximatif nécessaire pour voir la première zone humide atteindre le sommet d’un pont.
- Le premier gobelet initialement vide dans lequel de l’eau devient visible.
- La couleur obtenue dans chacun des trois gobelets d’arrivée après une heure, puis à la fin.
- La position des niveaux d’eau au début et à la fin, dessinée sur deux schémas.
Comprendre
L’essuie-tout contient de minuscules espaces entre ses fibres : l’eau peut y monter grâce à la capillarité. Elle traverse ensuite le pont, rejoint le gobelet voisin et y apporte le colorant qu’elle transporte.
L’essuie-tout est constitué surtout de fibres de cellulose, une matière issue du bois. Entre ces fibres se trouve un réseau de petits espaces reliés entre eux. Quand une extrémité du papier touche l’eau, celle-ci mouille les fibres et pénètre dans ce réseau : le papier n’est pas une surface pleine et imperméable.
L’eau est attirée par les fibres : cette interaction s’appelle l’adhésion. Les molécules d’eau, les minuscules éléments qui la constituent, s’attirent aussi entre elles : c’est la cohésion. Les attractions entre les molécules d’eau donnent à sa surface une tendance à réduire son aire : c’est la tension superficielle. Avec le mouillage des fibres, elle permet à l’eau d’avancer dans les petits espaces du papier, même vers le haut. Ce phénomène porte le nom de capillarité.
La pesanteur continue pourtant d’agir : l’eau ne peut pas monter indéfiniment. Dans ton montage, le sommet du pont est suffisamment proche du niveau de départ pour que le papier puisse se mouiller jusqu’en haut. Une fois le trajet humide établi, l’eau peut rejoindre l’extrémité située plus bas dans le gobelet voisin ; la pesanteur contribue alors à son écoulement vers ce gobelet. Le transfert ralentit lorsque les niveaux se rapprochent.
Les colorants sont transportés avec l’eau. Dans chaque gobelet d’arrivée, deux eaux colorées se rencontrent et se mélangent progressivement. Les teintes ne seront pas forcément identiques à celles d’une illustration : elles dépendent de la composition et de la concentration des colorants. Le violet, par exemple, peut paraître très sombre ou tirer vers le bleu.
Tu peux retrouver la capillarité quand le bord d’un essuie-tout absorbe une petite flaque : la zone humide s’étend au-delà de l’endroit qui touche directement l’eau. Ton expérience rend ce déplacement plus facile à suivre grâce aux couleurs. Elle montre un phénomène physique : aucune nouvelle substance n’est nécessaire pour expliquer le trajet de l’eau.
- Capillarité
- Déplacement d’un liquide dans des espaces très étroits, qui peut notamment le faire monter contre la pesanteur.
- Cellulose
- Matière des parois des cellules végétales, présente dans les fibres de l’essuie-tout.
- Adhésion
- Attraction entre deux matières différentes, ici l’eau et les fibres du papier.
- Cohésion
- Attraction entre les molécules d’une même matière, par exemple entre les molécules d’eau.
- Molécule
- Minuscule élément constituant une substance, comme l’eau.
- Tension superficielle
- Tendance de la surface d’un liquide à se resserrer, due aux attractions entre ses molécules.
Nouveau défi : Les six ponts avancent-ils ensemble ?
Avec le même montage, prédis si les six zones humides atteindront le sommet des ponts au même moment. Compare leur progression pendant les premières minutes, sans déplacer les bandes et sans ajouter d’eau. Si elles avancent différemment, cherche des explications possibles : longueur des bandes, plis plus serrés ou profondeur d’immersion.
Autres idées à tester
- Lors d’une autre séance, reprends les mêmes quantités d’eau et le même montage, mais utilise une seule des trois couleurs : une goutte dans chacun des trois gobelets de départ, soit trois gouttes au total. Tu pourras observer le trajet de l’eau sans mélange de teintes.
- Lors d’une autre séance, garde les mêmes quantités et plie les six demi-feuilles en bandes un peu plus larges. Compare avec tes observations précédentes, sans changer en même temps la disposition des gobelets.
Ranger et jeter
Retire les bandes au-dessus du plateau, puis vide les gobelets avec l’adulte. Rince les gobelets réutilisables, nettoie le plateau et la table avec un torchon humide, puis lave-toi les mains. Range les colorants hors de portée des jeunes enfants.
Les petites quantités d’eau contenant uniquement les colorants alimentaires peuvent aller à l’évier, avec un peu d’eau du robinet. Dépose l’essuie-tout utilisé dans la poubelle des déchets ménagers, pas dans l’évier. Conserve les gobelets pour une prochaine activité s’ils sont réutilisables.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- Cycle 2 : CP, CE1 et CE2.
- Notion
- Explorer la matière : absorption et déplacement de l’eau dans un matériau poreux ; observation de mélanges de couleurs.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter à des observations.
- Suivre un protocole en respectant les quantités et les consignes.
- Décrire un changement à l’aide de dessins et d’un vocabulaire précis.
- Comparer des résultats et distinguer observation et interprétation.
- En classe
- Pour 25 élèves, constituez cinq groupes de cinq et prévoyez, par groupe, les quantités exactes de la liste : six gobelets, trois feuilles d’essuie-tout, environ 300 ml d’eau et trois gouttes de chaque colorant, sur un plateau. Consacrez dix minutes à la préparation, puis quinze minutes aux prédictions et premières observations, en restant dans la pièce. Laissez ensuite les montages sur une table dédiée pendant une à trois heures et organisez de courts retours d’observation sous votre surveillance. Lors de la mise en commun, comparez les dessins et les résultats sans présenter le montage le plus rapide comme le meilleur.
- À la fin, l’élève sait…
- À la fin, l’élève doit pouvoir dire que l’eau se déplace dans les petits espaces entre les fibres du papier, qu’elle peut ainsi monter sur une courte hauteur et qu’elle transporte les colorants vers les gobelets voisins.
Questions fréquentes
Pourquoi l’eau n’arrive-t-elle pas dans les gobelets vides ?
Vérifiez que chaque extrémité de départ trempe réellement dans l’eau et que l’autre touche le fond du gobelet d’arrivée. Rapprochez légèrement les gobelets si les bandes sont trop tendues, en gardant toutes leurs bases sur le plateau. Un papier peu absorbant ou des bandes très tassées peuvent ralentir le déplacement. Attendez jusqu’à trois heures : n’ajoutez pas d’eau pour accélérer le résultat.
Les trois nouvelles couleurs seront-elles forcément orange, verte et violette ?
Ce sont les teintes généralement attendues avec les mélanges proposés, mais leur aspect dépend des colorants. Trois gouttes de deux couleurs différentes n’ont pas nécessairement le même pouvoir colorant. Les arrivées d’eau peuvent aussi être inégales au début. Invitez votre enfant à décrire la couleur réellement observée plutôt qu’à chercher une teinte parfaite.
Peut-on laisser le montage entre deux observations ?
Oui, vous pouvez le laisser en place sur son plateau, au centre d’une table stable et hors de portée d’un tout-petit. Vous devez rester dans la pièce pendant les manipulations et les retours d’observation. Votre enfant peut dessiner ses résultats entre deux passages. Terminez par le nettoyage dès que la séance est achevée.
Vérifiée avant publication
Cette expérience a été relue le 15 octobre 2026 par notre contrôle de sécurité et notre contrôle scientifique : 60 phrases relues une à une, dont 16 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
