Mouvement d'une flamme de bougie...

[Invité]

Bonjour, je suis élève en classe de seconde et je nécessiterais votre aide.. Nous nous entraînons pour les TPE (Travaux Pratiques Encadrés) pour l'année prochaine. Un sujet nous a été donné, nous avons alors réalisé l'expérience et fait une vidéo avec mes camarades mais n'arrivons pas a expliquer le phoénomène qui se produit. Voici la consigne :

Lorsqu’une bougie allumée est déplacée, la flamme a du mal à suivre le mouvement de la
bougie. Comment la flamme se comportera-t-elle si la bougie, toujours allumée, est placée dans
une cage en verre et que l’ensemble est mis en mouvement ?

Nous avons donc constaté que la flamme d'une bougie mise sous une cage de verre en mouvement reste immobile, mais nous n'arrivons pas a en expliquer la raison de façon simple et compréhensible.. S'agirait-il d'une loi de Newton, ou alors une histoire de pression de l'air sur la flamme?!

Le sujet est à rendre pour la rentrée et nos recherches s'avèrant infructueuses, j'ai décidé de faire appel à vous.
Merci d'avance pour votre aide!..

Elise

[SoS(17)]

Bonjour Elise,
La question à se poser est : pourquoi la flamme s'incline-t-elle quand la bougie se déplace ? quelles actions subit-elle ?
Quelle est alors la différence quand la bougie est enfermée dans une cage de verre ?
N'hésitez pas à nous recontacter !

[Invité]

Bonjour,
tout d'abord merci beaucoup pour votre aide!

Nous avions déduit que la flamme de la bougie se déplaçait lorsqu'on mettait celle-ci en mouvement car elle "subissait une force" exercée par l'air (qui lui ne se déplace pas).
Par contre, quand celle-ci est placée sous une cage de verre, l'air se déplace en même temps que la flamme, il n'y a donc pas de pression exercée. Voilà pourquoi la flamme reste immobile..

Cette explication est-elle plausible d'après vous? Existerait-il une loi ou quelque chose sur laquelle m'appuyer pour fonder mon hypothèse?

Elise

[SoS(6)]

Vous vous êtes posé de bonnes questions à savoir, qui était responsable de l'action exercée sur la flamme (attention toutefois à l'emploi de termes que vous ne maitrisez pas forcément dans toute leur précision, tels que, force, pression, etc.) restez simple, si vous parlez "d'action exercée par... sur.... " tout le monde comprendra facilement, y compris vous même.
Restent encore quelques précisions que vous pouvez apporter; notamment quand vous parlez de déplacement (de la bougie, de l'air) ne manque-t-il pas quelquechose à dire ?

[Invité]

Il me semblait bien qu’il manquait des informations… Mais je ne saurais dire lesquelles...

Je devrais peut être du préciser le référentiel ? Sinon je ne sais vraiment pas ce qu’il serait encore bon à préciser.

Encore une fois merci de votre aide.

Elise

[SoS(5)]

bonjour elise,
le mouvement dépend effectivement du référentiel, c'est une bonne précision.

[Invité]

Bonjour,
Je pense que lorsque la bougie est à l'abri de l'air, sa combusution s'effectue, d'une part, plus lentement, d'autre part sans la force de resistance de l'air. la force de resistance de l'air, en principe, est proportionnelle à la vitesse de déplacement, élevée au carré.
Pour résumer, sans la cage, la flamme ne suit pas, ou s'éteind car il s'excerce une force, F=av2, qui tend à éteiendre la flamme de la bougie. Et avec la cage cette force, opposée à la vitesse de déplacement, est supprimée. Par conséquent, la flamme reste droite, tant qu'il y a de l'air !
Nicole

[SoS(5)]

Bonjour Nicole,

Je crains qu'il n'y ait rien ajouter aux messages d'Elise. Vous vous compliquez inutilement le raisonnement. Il me semble qu'Elise soit arrivée aux bonnes conclusions.

[Invité]

Bonjour Nicole,

Je crains qu'il n'y ait rien ajouter aux messages d'Elise. Vous vous compliquez inutilement le raisonnement. Il me semble qu'Elise soit arrivée aux bonnes conclusions.

Bonjour, c'est vrai que l'explication de Nicole me parraissait assez compliquée...
Je pensais donc avoir traité le sujet mais une autre explication m'a été proposée et je voulais vous la soumettre car elle me semblait plutôt plausible..


La flamme d'une bougie dans une cloche en mouvement n'est pas parfaitement immobile ! Au contraire de bouger dans le sens inverse du mouvement, elle bouge de le sens d'avance du mouvement !

Cela est dû à la poussée d'Archimède dans l'air : la flamme est comme un gaz très chaud, donc moins dense que l'air qui l'entoure. Un peu comme un ballon repli d'air chaud monte dans l'air froid.

Lorsque la flamme subit une accélération (qui est équivalente à une force de gravité, si on change de repère), alors les gaz chauds vont se déplacer vers l'avant du mouvement.

==> As-tu déjà placé un ballon gonflé d'hélium dans une voiture, vitres fermées ? Quand on accélère, le ballon va vers l'avant ; quand on freine, le ballon va vers l'arrière (contrairement aux corps denses qui sont dans la voiture). Hé bien pour le flamme, c'est pareil, mais assez subtil pour être observé.

Elise

[SoS(3)]

Bonjour,

il y a plusieurs erreurs dans votre raisonnement; vous dites une accélération est équivalente à une force de gravité : ceci n'est valable que pour un mouvement rectiligne accéléré vers le haut . (exemple de l'ascenseur)
De plus concernant la voiture , je ne vois pas pourquoi la force d'inertie due à l'accélération de la voiture exercée sur la flamme serait différente en sens de celles exercées sur les autres objets de la voiture.