Comment fonctionne le verre d’eau renversé ?

Le mystère du verre d’eau renversé : bien plus que la pression atmosphérique

L’expérience du verre d’eau renversé, recouvert d’une feuille de papier ou d’un carton, fascine petits et grands. On retourne le verre, et, magie ! L’eau reste prisonnière, défiant la gravité. L’explication communément avancée met en avant la pression atmosphérique, supérieure à la pression de l’eau dans le verre, maintenant le papier contre le bord et empêchant ainsi l’eau de s’échapper. Si cette explication est en partie vraie, elle est incomplète et masque des phénomènes plus subtils à l’œuvre.

En réalité, la pression atmosphérique joue un rôle crucial, mais elle n’est pas seule en cause. Imaginons un verre très haut, rempli d’eau jusqu’au bord. Même avec la pression atmosphérique, l’expérience échouerait. Pourquoi ? Parce qu’il faut considérer le poids de la colonne d’eau. Plus la colonne d’eau est haute, plus la pression exercée sur le papier est importante. Si cette pression dépasse la pression atmosphérique, le papier se détachera et l’eau se déversera.

Un autre facteur souvent négligé est la tension superficielle de l’eau. Cette force, qui permet aux insectes de marcher sur l’eau, joue un rôle important dans l’étanchéité au niveau du contact entre le papier, l’eau et le verre. La tension superficielle crée une sorte de “peau” à la surface de l’eau, contribuant à maintenir le papier collé au verre. C’est pourquoi l’expérience fonctionne mieux avec un carton lisse et imperméable plutôt qu’avec un papier absorbant qui briserait cette tension superficielle.

De plus, la présence d’air à l’intérieur du verre est essentielle. Si le verre est parfaitement rempli et qu’aucune bulle d’air n’est présente, l’eau aura tendance à se déverser, même avec la pression atmosphérique et la tension superficielle. Une petite quantité d’air est nécessaire pour créer une légère dépression à l’intérieur du verre lorsque l’on le retourne. Cette dépression contribue à maintenir l’équilibre des forces en jeu.

Enfin, l’adhésion entre le papier et le bord du verre, bien que faible, joue également un rôle. Une surface mouillée favorise cette adhésion, rendant plus difficile le décollement du papier.

En conclusion, l’expérience du verre d’eau renversé n’est pas aussi simple qu’elle n’y paraît. La pression atmosphérique est un facteur important, mais elle agit en concertation avec la tension superficielle de l’eau, la présence d’air dans le verre, le poids de la colonne d’eau et l’adhésion entre le papier et le verre. C’est la combinaison subtile de ces différents phénomènes qui permet de réaliser cette expérience fascinante et de défier, apparemment, les lois de la gravité.