le programme autrement
Expérience de remplissage
Volumes, temps et débit
Expérience de remplissage de volumes de différentes formes « à débit constant »
L’expérience
Etape 1 : on remplit un cylindre et on mesure la hauteur de l’eau atteinte en fonction du temps, on calcule ensuite le volume « théorique » pour une certaine hauteur, et on détermine le débit du robinet.
Etape 2 : D’autres récipients subissent cette expérience. A débit presque constant, on essaie de mettre en relation la hauteur et le temps. Le débit est différent de l’étape 1 (difficultés de réglage).
Etape 3 :Compilation des données sur Excel et interprétations.
Des vidéos des remplissages permettent de connaître le temps et la hauteur.
Une petite vidéo montre le remplissage des différents récipients.
Le débit du robinet est différent pour chaque flacons mais reste constant dans chaque vidéo, on fait alors une lecture de la hauteur de l’eau atteinte, en fonction du temps (visible sur les vidéos).
Dans la première vidéo, on pourra alors calculer un débit ( cylindre ) sans se servir des graduations de l'éprouvette qui sont cachées.
Bien sûr on rapellera la formule du calcul du volume en fonction de la hauteur pour le cylindre...
Une feuille de calcul sur tableur donnera l'occasion d'observer " presque" un alignement de points avec l'origine :
Viennent ensuite les vidéos des autres récipients. On ne pourra pas calculer le débit sur tous, mais il y a des graduations sur certains ...
Un des ojectifs étant d'observer la relation entre la hauteur de l'eau et le temps, à débit constant... si on connaît le débit c'est encore mieux ! On pourra ainsi rapprocher les résultats obtenus avec ceux d'une autre expérience menée en groupes (remplissage tous les 10ml et mesure de la hauteur, tracé des représentations graphiques " à la main ").
Autres vidéos :
Verre à pied.
Erlenmeyer.
Ballon.
Exemple de feuille de calcul :
Il y a un décalage de temps... donc une formule !
Cristalisoir.
Un aperçu du travail en classe...
Des graduations apparaissent...
Quelques petits soucis de conversions...
Un choix judicieux...
Des petits problèmes techniques... et la question importante...
Finalement en 45 min, le résultat attendu n'est pas très loin pour beaucoup...
Suite après la deuxième séance en salle informatique !
2ème séance... on aborde le débit !
et on teste les autres récipients.
Débit (ml/s) en fonction de la hauteur (cm)
Commentaire élève : le débit est presque constant, il diminue légèrement à cause de la pression qui diminue...
Travaux élèves :
Pour le cristalisoir, l'expérience n'a débuté que tard dans la vidéo, la lecture est impossible au début... aussi le graphique ne représente pas une situation de proportionnalité... l'idée est là quand même, c'est un cylindre après tout !
12,5