Séance 4 sur 6 · 55 min

L'eau qui coule

Une bouteille percée se vide : plus ou moins vite selon le trou, avec un jet qui raccourcit peu à peu. Mais si on visse le bouchon, l'eau s'arrête ! Et quand on penche une bouteille, la surface de l'eau, elle, ne penche pas.

Sciences · l'état liquideMaths · durées, tableaux

Les mots du jour

ÉcoulementLe mouvement d'un liquide qui coule, par exemple par un trou.
LiquideUne matière qui n'a pas de forme propre : elle prend la forme du récipient.
HorizontalBien à plat, comme la ligne de l'horizon ou la surface d'un lac calme.
ParamètreUne chose qu'on peut changer dans l'expérience : la taille du trou, la hauteur d'eau…

Déroulé de la séance

Le bouton de chaque étape lance le minuteur en bas à droite.

  1. 1
    En groupes, au-dessus d'un bac

    En vrai : la bouteille percée

    Deux bouteilles, deux trous de tailles différentes : laquelle se vide le plus vite ? Et bouchon vissé ?

  2. 2
    Au TBI

    Le labo de la bouteille

    Activité 1 : on change un paramètre à la fois et on note les durées.

  3. 3
    Au TBI puis en vrai

    La surface de l'eau

    Activité 2 : on penche une bouteille à moitié pleine. Et des récipients reliés par le bas ?

  4. 4
    À deux

    Les questions

    Activité 3.

  5. 5
    Toute la classe

    Ce que je retiens

    Le lien avec la séance 3 : pour que l'eau sorte, l'air doit pouvoir entrer.

Activité 1La bouteille percée

Choisis la taille du trou et la hauteur d'eau, puis ouvre le trou. Le chronomètre compte les vraies secondes ; coche « accéléré » pour ne pas attendre. Chaque bouteille vidée s'écrit dans le tableau.

Série 1 · le trou20 cm d'eau : trous de 3, 5 et 8 mm.
Série 2 · la hauteurTrou de 5 mm : 10 cm, puis 20 cm d'eau.
Série 3 · le bouchonVisse le bouchon, puis ouvre le trou.
Activité 2La surface de l'eau

Penche la bouteille : que fait la surface de l'eau ? Change ensuite la quantité d'eau dans les trois récipients reliés par le bas.

En vrai · Une bouteille transparente à moitié pleine, qu'on penche doucement : trace au feutre la surface de l'eau dans plusieurs positions. Et un tuyau transparent rempli d'eau dont on lève les deux bouts : c'est le niveau des maçons.
Activité 3Ce que nous avons découvert
🏆 Défi de la séance

La clepsydre

Fabrique une horloge à eau : une bouteille percée qui met exactement 1 minute à se vider. Quelle taille de trou, quelle hauteur d'eau ?

Je vérifie

Ce que je retiens

Plus le trou est grand et plus il y a d'eau, plus l'eau sort vite. Pour qu'elle sorte, l'air doit pouvoir entrer à sa place.

Un liquide prend la forme du récipient, mais sa surface reste horizontale.

Dans des récipients reliés par le bas, l'eau est au même niveau partout.

🤝 Coup de pouce

  • Pour comparer deux trous, il faut la même hauteur d'eau au départ.
  • Regarde le jet : il est long au début, court à la fin. Pourquoi ?

🚀 Défi expert

  • Pourquoi perce-t-on deux trous dans une boîte de lait concentré pour bien le verser ?
  • Comment les écluses font-elles monter les bateaux ?
Pour l'enseignant

Objectifs : mesurer une durée d'écoulement en faisant varier un paramètre à la fois ; relier écoulement et entrée d'air ; constater l'horizontalité de la surface libre d'un liquide.

Programme (BO n° 24 du 11 juin 2026) : au CM2, l'état liquide a un volume propre, pas de forme propre et une surface horizontale. Au CM1, mesurer une durée comme intervalle entre deux instants. Le sablier (paramètres de la durée d'écoulement) est une activité du cycle 2 que la bouteille prolonge.

  • Le labo calcule l'écoulement avec la loi de Torricelli (vitesse de sortie √(2gh)) pour une bouteille de 6 cm de diamètre. Durées : 20 cm d'eau, trou de 3 mm : environ 2 min ; 5 mm : environ 45 s ; 8 mm : environ 17 s. Avec 10 cm d'eau, environ 0,7 fois moins.
  • La durée n'est pas proportionnelle à la hauteur : avec 2 fois plus d'eau, la bouteille ne met pas 2 fois plus de temps. On le constate sans le formaliser.
  • Percer les bouteilles avec un clou chauffé (adulte) ou une vrille ; faire les essais au-dessus d'un bac.