Questions et réponses sur des phénomènes naturels

[grelinette]

Voici un questionnaire intéressant qui montre que certains phénomènes ont une explications quelques fois surprenantes.

Les réponses sont à la fin, mais essayez de répondre avant d'aller voir les réponses.

(Questionnaire provenant du site http://www.prepa-cpe.com/quiz/ Classes Préparatoires Intégrées à l'école supérieure de Chimie Physique et Electronique de Lyon)

Question 1
Par une journée de grand froid, vous déposez sur le sol deux récipients identiques contenant le même volume d'eau, l'un à 50 °C et l'autre à 95 °C. Dans quel récipient l'eau gèlera le plus rapidement ?
1. Evidemment, dans celui qui contient l'eau initialement à 50 °C.
2. Tout dépend de la température extérieure.
3. L'expérience montre que celui qui contient l'eau à 95 °C gèle en premier !

Question 2
Pourquoi les nuages ne tombent-ils pas ?
1. Parce que la vapeur d'eau constituant les nuages est plus légère que l'air.
2. Parce que les nuages sont constitués de petites bulles d'eau remplies de vapeur d'eau.
3. Les nuages tombent, mais très lentement.
4. Les nuages ne sont qu'un reflet immatériel.

Question 3
Pourquoi la Terre possède une atmosphère alors que la Lune n'en possède pas ?
1. C'est un hasard.
2. Dès la constitution de la Terre et de la Lune, c'était ainsi.
3. Tout ce qui est reçu de l'espace reste piégé.
4. La pesanteur sur la Lune est trop faible pour retenir les molécules de gaz.

Question 4
La conjecture de Syracuse.
Partons d'un nombre entier et appliquons ensuite deux règles :
- règle 1 : si le nombre est impair, on le multiplie par 3 et on ajoute 1.
- règle 2 : si le nombre est pair, on le divise par 2.
Exemple : avec le nombre entier initial 5, on passe à 16 avec la règle 1, puis à 8 avec la règle 2, puis à 4, puis à 2, puis à 1. Et là, on s'arrête car 1 conduit à 4, puis 2, puis à nouveau 1…

1. On arrive finalement à 1 avec 5, mais c'est un cas particulier.
2. On arrive toujours finalement à 1 avec n'importe quel entier de départ et on peut le démontrer par récurrence.
3. On arrive toujours finalement à 1 mais on ne sait pas encore le démontrer.
4. On peut trouver des contre-exemples.

Question 5
Pourquoi les lacs gèlent-ils par le haut ?
1. A cause des sels minéraux présents dans le sol.
2. A cause des propriétés de variation de densité de l'eau.
3. A cause des liaisons hydrogènes plus fragiles en surface où l'eau se mélange avec l'air.
4. A cause des courants sous-marin.

Question 6
En avion, si l'on compare les durées de vol aller et retour, on s'aperçoit qu'il est plus long de voler de l'Est vers l'Ouest plutôt que de l'Ouest vers l'Est. Pourquoi ?
1. La cause est la rotation de la Terre dans le sens Ouest-Est pendant la durée du vol.
2. Les durées sont en réalité identiques.
3. C'est le temps qui ne s'écoule pas de façon uniforme.
4. Les vents contraires en sont la cause.

Question 7
Quelle est la principale raison expliquant que la température est plus faible en altitude qu'au niveau de la mer ?
1. La Terre reçoit le rayonnement solaire et réchauffe les couches d'air les plus proches du sol. Elle agit comme un gigantesque radiateur.
2. L'air s'élève en se dilatant.
3. Plus on se rapproche de l'espace, plus on se rapproche du vide, donc d'une température faible.
4. Les molécules d'air ralentissent au cours de leur mouvement ascendant, ce qui correspond à une diminution de température.

Question 8
Un enfant assis dans un bateau flottant dans une piscine jette une pierre dans l'eau. Comment est modifié le niveau d'eau dans la piscine ?
1. Le niveau d'eau s'élève.
2. Le niveau d'eau baisse.
3. Le niveau d'eau n'est pas modifié.
4. Le résultat dépend de la façon de jeter la pierre.

Question 9
Pourquoi les confitures en pots peuvent se conserver longtemps ?
1. La concentration élevée en sucre peut l'expliquer.
2. La mise en pots lorsque la confiture est encore très chaude tue les bactéries.
3. En remplissant les pots à ras bord, on supprime toute atmosphère et donc toute bactérie dans le pot.
4. La température fraîche de la cave empêche la prolifération des bactéries.

Question 10
Un bouton doit pouvoir être enfilé dans une boutonnière quelle que soit son orientation. Pour avoir cette propriété de diamètre constant quelle que soit l'orientation, le bouton doit-il forcément avoir un contour circulaire (disque) ?
1. Non, il existe d'autres formes donnant un diamètre toujours constant.
2. Oui, évidemment
3. Des pièces de monnaie britanniques à 7 côtés en arcs de cercles vérifient cette propriété.
4. Si l'on mesure le diamètre d'un cylindre avec un pied à coulisse et que l'on obtient toujours la même valeur, c'est qu'il est circulaire.

Question 11
Qu'est-ce qui provoque le claquement d'un fouet dans l'air ?
1. Son extrémité franchit le mur du son.
2. Le choc mécanique entre deux parties de cordes.
3. La vibration de l'air déplacé.
4. En réalité les fouets ne font pas de bruit, ce n'est que dans les films !

Question 12
Pourquoi a-t-on une sensation de froid lorsque l'on touche un objet en métal à 15 °C que l'on n'a pas lorsque l'on touche un morceau de bois à 15°C ?
1. C'est faux, en fait on a la même sensation dans les deux cas.
2. Parce que le métal est lisse : ce n'est pas une vraie sensation de froid mais nous associons mentalement le lisse et le froid.
3. Parce que le métal est un meilleur conducteur thermique que la main et absorbe rapidement sa chaleur, et non le bois.
4. Parce que le bois possède beaucoup de carbone qui réagit chimiquement avec la peau ce qui réchauffe instantanément la surface touchée du bois.


Réponses :
Q1 : Réponse : aucune
L'expérience ne permet pas de conclure.
Explication : Contrairement à ce que l'on pourrait croire, c'est l'eau initialement à 95 °C qui va geler en premier. La principale raison est l'évaporation importante de l'eau à 95 °C, ce qui diminue ainsi la masse d'eau à geler.

Q2 : Réponse : 3
Explication : La vapeur d'eau est plus légère que l'air, mais les nuages ne sont pas composés de vapeur d'eau ! Cette dernière est d'ailleurs invisible et donnerait des nuages transparents. Les nuages sont composés de minuscules gouttes d'eau (ou de petits cristaux de glace) qui sont plus denses que l'air mais qui subissent une importante force de frottement dans l'air, ce qui ralentit leur descente. Les nuages tombent donc très lentement et un courant d'air ascendant peut les faire monter ou stopper leur chute.

Q3 : Réponse : 4
Explication : Les molécules d'air de l'atmosphère terrestre sont soumises à l'attraction gravitationnelle terrestre en plus de leurs agitations rapides avec collisions sur les autres molécules et sur la surface terrestre : elles restent ainsi à proximité de la surface terrestre. Quant à la Lune, elle exerce une force de gravitation trop faible pour retenir son atmosphère, qui a disparu.

Q4 : Réponse : 3
Explication : Aucun contre-exemple n'a été trouvé, et la démonstration qui paraît simple n'est pas encore établie à ce jour !

Q5 : Réponse : 2
Explication : La densité de l'eau liquide passe par un maximum à 4° C. Ainsi, lorsque l'eau de surface se refroidit, sa densité augmente au fur et à mesure qu'elle approche 4°C. L'eau des couches inférieures va alors remonter jusqu'à ce que tout le lac soit à 4°. A partir de là, l'eau peut commencer à geler en surface et rester à 4° en dessous (eau plus dense en profondeur).

Q6 : Réponse : 4
Explication : La réponse n'est pas 1. Dans le référentiel terrestre, l'avion ne va pas se déplacer plus vite vers la gauche ou vers la droite parce que la Terre se déplace. Par contre, les vents qui soufflent dans la haute atmosphère soufflent toujours majoritairement d'Ouest vers l'Est (sens de rotation de la Terre). Ainsi le vol Est-Ouest se fait contre le vent, donc généralement un peu moins vite.

Q7 : Réponse : 2
Explication : L'air s'élève vers les couches supérieures de l'atmosphère où la pression atmosphérique est plus faible. L'air se détend alors et lorsqu'un gaz se dilate, il se refroidit (c'est ce qui se passe dans un réfrigérateur lorsque le fluide calorifique se détend dans l'évaporateur), d'où la baisse de température en altitude.

Q8 : Réponse : 2
Explication : Lorsque la pierre est dans le bateau, son poids a même valeur que le poids du volume d'eau déplacé. Comme une pierre est plus dense que l'eau, le volume d'eau qu'elle déplace est supérieure à son volume. Lorsque la pierre est au fond de la piscine, elle déplace un volume d'eau égal à son propre volume. Donc le volume d'eau déplacé lorsque la pierre est au fond de la piscine est inférieur au volume d'eau déplacé lorsque la pierre est dans le bateau. Conclusion : le niveau d'eau de la piscine baisse.

Q9 : Réponse : 1
Explication : La concentration élevée en sucre des confitures provoque la mort des bactéries par le phénomène d'osmose. La membrane d'une cellule comme une bactérie est semi-perméable. Des molécules d'eau passent ainsi de la bactérie à la confiture et de la confiture à la bactérie. Mais il sort davantage d'eau de la bactérie qu'il en entre : l'eau va de la solution diluée (bactérie) vers la solution concentrée (confiture) d'après le phénomène d'osmose, jusqu'à provoquer la mort de la bactérie. Le sucre, comme le sel avec le poisson et la viande, assure ainsi la conservation sans réfrigération.

Q10 : Réponse : 1 et 3
Explication : Donnons une autre forme de diamètre constant appelée triangle de Reuleaux. Pour cela, construisons un triangle équilatéral et trois arcs de cercle égaux centrés sur les sommets du triangle équilatéral et de rayon égal à un des côtés du triangle. Si l'on mesure la taille de cette figure avec un pied à coulisse, on obtiendra toujours la même taille (égale au côté du triangle équilatéral). Le cas des pièces de monnaie en 3. correspond à une économie de métal et ces pièces passent parfaitement, comme les pièces circulaires, dans les fentes des appareils à monnaie, quelle que soit leur orientation. Par conséquent, 4. est faux.

Q11 : Réponse : 1
Explication : Toute l'énergie cinétique est transmise à partir du geste donné au manche, aux derniers centimètres du fouet. Avec un geste de 20 m/s au départ, l'extrémité peut atteindre plus de 400 m/s, c'est-à-dire dépasser la vitesse du son, ce qui produit une mini onde de choc semblable à celle produite par un avion supersonique.

Q12 : Réponse : 3
Explication : La main est un meilleur conducteur thermique que le bois, mais moins bon que le métal. En touchant du bois qui est un mauvais conducteur thermique, les échanges de chaleur entre la main et le bois sont lents et la température ressentie est proche de celle de la main. En revanche, en touchant un objet de métal assez volumineux qui est un bon conducteur thermique, une quantité de chaleur passe rapidement de la main vers le métal, d'où la sensation de froid ressentie. La grande conductivité thermique du métal explique également pourquoi il est plus facile de se brûler en touchant un objet métallique.
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mon projet d'attelage hippomobile

"La recherche du progrès n’exclut pas l’amour de la tradition".

[vinzman]

Merci, j'ai trouvé ça excellent et je l'ai copié et mis sur mon facebook!