« Plouf » crie le caillou

«Plouf», ou «plop»… Tel est le cri du caillou qui se jette à l’eau.
plop.jpgIl est produit par la fermeture de la cavité de l’air entraîné lorsque le caillou pénètre dans l’eau. Les chercheurs français du Laboratoire de physique de la matière condensée et nanostructures (CNRS/Université Lyon I) se sont très sérieusement penchés sur l’étude de ce phénomène : celui-ci dépend en effet de la vitesse d’impact du caillou (qui doit dépasser un certain seuil pour que l’on entende un «plouf»), ainsi que de la nature de sa surface.

Pour réaliser ce travail, ces messieurs ont donc filmé à 3000 à 4000 images/seconde et ce pendant plus de six mois la chute de billes et de cailloux dans un aquarium depuis une hauteur de 1,25 mètre. «Nous avons filmé pour voir la différence. […] Ce sont les détails qui nous intéressent.»

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Lorsqu’un caillou entre dans l’eau, un fin film d’eau monte le long de la pierre. Ce film se comporte différemment en fonction de sa surface…

Pour une pierre hydrophile (signifie littéralement « qui aime l’eau », par exemple un caillou parfaitement poli), le film colle à la surface de la pierre, et ne fait qu’un petit «plop» silencieux, même à une grande vitesse…

Une pierre hydrophobe (qui repousse l’eau, comme par exemple un caillou recouvert d’un revêtement de silane de quelques nanomètres d’épaisseur), dérange violement la surface de l’eau. Les molécules d’eau préfèrent rester ensemble plutôt que de couvrir sa surface de la pierre. L’eau est alors rejetée, une poche d’air se forme dans son sillage, et produit un gros «plouf», quelle que soit sa vitesse d’impact.

plopetplouf.jpg

 

Plop :
Hydrophile
(côté gauche)

 

Plouf :
Hydrophobe
(à droite)


Les cailloux possédant quant à eux des structures de surface intermédiaires, passent du « plop » au « plouf », ou du « plouf » au « plop » c’est selon, en fonction de leur vitesse.

On paye vraiment des gens à rien foutre me direz-vous… et bien non, car cette remarque ne concerne que notre cher Roi de la France… Figurez-vous que cette étude (dont les résultats ont été publiés par le CNRS, ainsi que dans la revue britannique Nature Physic en 2007) relie deux domaines qui n’ont jusqu’ici eu que très peu de connections : l’hydrodynamique à grande échelle et la science des surfaces aux plus petites échelles (nanometriques). Que de tels détails microscopiques déterminent des phénomènes macroscopiques était une chose inattendue car elle va à l’encontre des explications qui prévalaient jusqu’ici en physique pour décrire ces phénomènes (en général, l’hydrodynamique traditionnelle ignore les effets de la surface parce que les comportements dépendent de la vitesse à laquelle un caillou tombe.)…

Cette trouvaille pourrait donc s’avérer être utile dans bien des domaines, comme par exemple dans celui de la construction navale. Explications de Lydéric Bocquet, professeur de physique à l’université Lyon I :
recouvranceproueface.jpg« […] Quand un bateau fend les vagues, il y a des pressions très fortes. Être capable de contrôler les phénomènes de cavitation (formation de bulles ou de cavités gazeuses) en traitant la surface de l’objet par des modifications à l’échelle moléculaire pourrait induire des choses sur les dégâts. […]

Pour nous autres par contre, que le caillou fasse « plouf » ou « plop » n’a pas d’importance : l’essentiel, c’est qu’il s’exprime….



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