Un papier peut-il rester sec dans un gobelet plongé dans l’eau ?

Installer le matériel sans créer de fausse surprise

Préparez un petit gobelet transparent incassable et sans trou, deux morceaux de papier absorbant, une bassine stable et une serviette. Versez assez d’eau pour couvrir entièrement le petit gobelet retourné, sans remplir la bassine à ras bord. L’adulte reste présent et gère le rangement de l’eau.

Coincez un morceau de papier au fond intérieur du gobelet. Il doit tenir quand vous le retournez, sans remplir tout le récipient. Montrez-le à l’enfant avant l’essai : ce n’est pas un tour caché. Dites « gobelet sans eau » plutôt que « gobelet vide », car il contient déjà de l’air.

• Vérifier que le gobelet n’est ni percé ni fendu.
• Garder le papier au fond, loin de l’ouverture.
• Utiliser un second papier sec pour le deuxième essai.
• Choisir un emplacement qui supporte quelques éclaboussures.

Premier essai : descendre et remonter bien droit

Demandez une prédiction avant de commencer : « Jusqu’où l’eau va-t-elle entrer ? » L’enfant peut dessiner un niveau imaginé dans le gobelet. Abaissez-le ensuite verticalement, ouverture vers le bas, jusqu’à ce qu’il soit couvert d’eau. Gardez un espace avec le fond de la bassine, pour que l’ouverture ne soit pas bouchée par celui-ci.

Regardez à travers la paroi. Une poche d’air reste dans le gobelet et empêche l’eau de prendre toute sa place. Un peu d’eau peut néanmoins monter à l’intérieur, notamment parce que l’air peut être comprimé. Il ne faut donc pas promettre que l’eau n’entre absolument jamais.

1. Montrer le papier sec et vérifier qu’il tient.
2. Retourner le gobelet au-dessus de la bassine.
3. Le descendre doucement, sans l’incliner.
4. Observer la limite entre la poche d’air et l’eau.
5. Le remonter dans la même orientation.
6. Essuyer l’extérieur avant de retourner le gobelet et de toucher le papier.

Deuxième essai : donner une sortie à l’air

Replacez un papier sec dans le gobelet séché. Revenez à la même situation verticale sous l’eau, puis inclinez doucement le gobelet. Des bulles peuvent s’échapper ; de l’eau entre à mesure que l’air trouve une sortie. Selon l’inclinaison et la profondeur, elle atteint ou non immédiatement le papier.

N’agitez pas le gobelet pour obtenir coûte que coûte un papier trempé. Regardez d’abord les bulles et le changement de niveau. L’enfant peut montrer leur trajet avec un doigt au-dessus de la bassine. Les bulles rendent visible un déplacement d’air qui était difficile à repérer dans le premier essai.

Relier le résultat à une explication limitée

Dans le premier essai, l’air emprisonné occupe une place dans le gobelet. Dans le second, une partie de cet air peut sortir et l’eau prend de la place à l’intérieur. Le papier sert de témoin pratique, mais il ne remplace pas l’observation de la poche d’air et des bulles.

Cette expérience ne dit pas de quels gaz l’air est composé, ne mesure pas sa masse et ne crée pas un vide. Elle ne montre pas non plus que l’air serait une paroi solide : le changement de niveau et les bulles permettent justement d’éviter cette image trompeuse. Restez sur l’idée de place occupée et de déplacement.

Comprendre un papier mouillé dès le premier essai

Un papier mouillé ne signifie pas que l’air n’était pas là. Le gobelet a pu pencher, le papier se décrocher ou une goutte extérieure tomber dessus au retrait. Séchez le matériel et reprenez un seul essai lentement. Si le résultat reste difficile à lire, notez cette limite au lieu d’effacer l’observation.

Pour finir, dessinez les deux positions avec des bulles seulement dans celle où vous les avez vues. Faites dicter une phrase courte qui décrit le changement. Vous pourrez ensuite comparer des objets qui flottent ou coulent, mais il s’agira d’une autre question : la présence d’une poche d’air n’explique pas seule toutes les situations de flottabilité.

Les questions que l’on se pose