Le ludion est un petit objet creux rempli d'air et immergé dans une bouteille fermée, remplie d'eau et dont les parois sont souples. L'air dans l'objet creux sert à le faire flotter. On augmente alors la pression à l'intérieur de la bouteille en appuyant sur les flancs.
L'eau, incompressible, garde la même masse volumique quelle que soit la pression. L'air dans l'objet creux, en revanche, se retrouve alors soumis à la pression plus importante à l'intérieur de la bouteille : l'air étant compressible, son volume diminue. La masse de l'ensemble objet creux + air ne change pas, tandis que son volume change. Si on appuie suffisamment fort sur les parois du récipient, le ludion finit par couler.
1. Aide-toi des informations données sur le fonctionnement du ludion pour expliquer la raison qui le fait couler lorsqu'on appuie sur les flancs de la bouteille.
2. Supposons que l'objet creux utilisé pour fabriquer le ludion ait une masse m = 18 g, un volume propre Vl = 10 mL, et emprisonne pour flotter un volume Va = 20 mL d'air. Montre qu'en l'absence de pression autre que celle de l'atmosphère exercée sur la bouteille, ce ludion flotte.
3. On exerce enfin une pression telle que le volume de l'air dans le ludion ne vaut plus que le tiers de Va. Montre que le ludion ne peut alors plus flotter.