Université des Lycéens La physique d’une goutte d’eau Jeudi 13 mai 2004 Salle de conférence de l’Espace Clément Marot, Cahors (46)








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  1. Université des Lycéens


La physique d’une goutte d’eau

Jeudi 13 mai 2004

Salle de conférence de l’Espace Clément Marot, Cahors (46)
avec

    David Quéré ,


Physicien, directeur de recherches au CNRS. Il travaille au Laboratoire de physique de la matière condensée du Collège de France. Professeur Chargé de Cours en Physique à l’Ecole Polytechnique. Conseiller Scientifique chez Saint-Gobain, ses recherches expérimentales portent sur l’hydrodynamique et la physico-chimie des surfaces (gouttes, bulles, films, morphogenèse, impacts). Il est l’auteur d’une centaine d’articles, de deux livres (Gouttes, bulles, perles et ondes en 2002 avec Françoise Brochard-Wyart et Pierre-Gilles De Gennes et «Qu’est-ce qu’une goutte d’eau ? » aux Petites Pommes du Savoir, 2003), et de plus de 200 communications sur ces sujets.
  1. Et Claudius Laburthe,


Ancien pilote et ingénieur d’essai chez Airbus Industrie, il a longtemps travaillé sur l’épineux problème de dégivrage des avions.

Quelques ressources documentaires


« Savoir s'émerveiller devant une goutte d'eau » 
Pierre-Gilles de Gennes, Prix Nobel de physique1991

Les écrits de David Quéré

Des ouvrages




  • Quéré David. Qu'est-ce qu'une goutte d'eau ? Le Pommier, 2003. Les Petites Pommes du Savoir

« Qu'est-ce qu'une goutte d'eau ? D'abord, quelle est sa forme : ronde ou pointue ? Ou les deux à la fois ? Et en quoi cette question a-t-elle un rapport avec nos produits de maquillage, nos immeubles ou nos examens médicaux ? Quelles surprises ce petit objet familier et mou nous réserve-t-il donc ? » (Présentation de l'éditeur)

  • Quéré David, Gennes Pierre-Gilles de, Brochard-Wyart Françoise. Gouttes, bulles, perles et ondes. Belin, 2002

Comment faire pour que les gouttes d'eau glissent sur les pare-brise, que les shampoings moussent ou que les pesticides pulvérisés sur les feuilles des plantes y restent accrochés ? L'ouvrage décrit et explique ces phénomènes de capillarité et de mouillage qui préoccupent industriels et ingénieurs.

  • Quéré David. Bulles, gouttes et perles liquides. Graines de sciences, n°3. Le Pommier, 2001

L'auteur,qui s'intéresse aux gouttes et perles liquides, nous familiarise avec leurs propriétés et les applications technologiques qui en découlent. L'étude porte sur plusieurs points particuliers : tension superficielle, mouillage et étalement de liquides, montée capillaire, tensioactifs.
Des articles de périodique

  • Quéré, David, Clanet Christophe. Sur la forme des gouttes et des bulles. La sphère sous toutes ses formes : Dossier Pour la Science, n°41, octobre 2003

D’où vient qu’une « petite » goutte soit sphérique ? Et qu’en est-il des « grosses » ? Et des bulles ? Au-delà des phénomènes quotidiens, répondre à ces questions aide à comprendre ce qui modèle certains objets célestes.

  • Quéré David, Aussillous Pascale. Billes liquides. Pour la science, n°286, août 2001

Les billes liquides sont des gouttes d'eau recouvertes d'une poudre hydrophobe. Ainsi truquées, ces gouttes ne mouillent pas, prennent la forme de roues ou de cacahuètes en roulant. Des photographies illustrent le phénomène.
Sur le web

  • Quéré David, Bergeron Vance. La protection des récoltes. ESPCI, 2003

http://www.espci.fr/esp/CONF/2003/C03_02/conf2_2003.htm

Compte rendu de la conférence donnée par David Quéré et Vance Bergeron le 19 mai 2003 à l’École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la ville de Paris. Lorsque les agriculteurs pulvérisent leurs plantations, les gouttes de produit traitant rebondissent sur les feuilles. Comment limiter ce phénomène.

  • Des gouttes rebondissent. ARTE, 1998

http://www.arte-tv.com/hebdo/archimed/19981208/ftext/sujet3.html

David Quéré propose d'observer le comportement d'une goutte d'eau déposée sur une surface hydrophobe. (Retranscription intégrale du reportage TV réalisé par l'émission Archimède le 8 décembre 1998)

  • Quéré David, intervenant, Prédignac Christophe, réal. Au bout du fil : cette semaine Archimède a rencontré David Quéré, physicien. ARTE, 1998

http://www.arte-tv.com/hebdo/archimed/19980421/ftext/sujet2.html

Comment se forme la myriade de gouttelettes qui couvre les bras de la toile d'araignée ? Retranscription de l'émission Archimède du 21 avril 1998.

Autres documents sur le sujet

Des ouvrages

  • Laguès Michel, Gennes Pierre-Gilles de, préf. L'eau au quotidien. Odile Jacob, 2001

Une découverte des phénomènes physiques les plus complexes à partir d'une observation des propriétés les plus familières de l'eau.

  • Gennes Pierre-Gilles de, Badoz Jacques. Les objets fragiles. Pocket, 1996

Nés d'une série de rencontres entre P.-G. de Gennes et des lycéens, ces entretiens, qui ont largement débordé sur le devenir de la recherche, portaient sur la matière molle (matières plastiques, bulles de savon, transformation de l'eau par certains polymères). On lira en particulier le chapitre : À la surface des choses : mouillage et démouillage.

  • Daoud M. dir, Williams C. dir. La juste argile : introduction à la matière molle. Les Éditions de Physique, 1995

« Le but du présent livre n'est pas d'entrer dans le dédale théorique sur les molécules, mais plutôt de montrer, sur des exemples relativement simples, comment les expériences et les concepts se marient, de nos jours, à propos d'objets courants : savons, caoutchoucs, émulsions, plastiques, grains en suspensions » On lira avec intérêt le chapitre 1 de Françoise Brochart-Wyart : Histoires de gouttes : capillarité et mouillage.
Des articles de périodique

  • Bac to basics : l'eau. La Recherche, n°372, février 2004

Un dossier de vulgarisation scientifique sur l'eau : à quoi ressemble la molécule d'eau? Comment les molécules s'organisent dans le liquide ? Pourquoi l'eau gèle-t-elle à 0°et bout-elle à 100° ? Les nuages sont-ils constitués d'eau qui s'est évaporée ? Y a-t-il de l'eau dans l'espace ? Etc.

  • Podgorsk Thomas, Flesselles Jean-Marc. La forme d'une goutte qui ruisselle. Pour la science, n°301, novembre 2002

Quand une goutte glisse sur une surface inclinée, elle forme un front arrière en « coin ». Une étude qui peut avoir des applications industrielles comme l'impression à jet d'encre ou le traitement de l'eau. Des photographies illustrent le phénomène.

  • Une goutte d'eau peut rebondir comme un ressort. Science et vie, n°1020, septembre 2002

Actualités : le rebond d'une goutte d'eau sur une surface hydrophobe filmé par des chercheurs.

  • Bonn Daniel, Bergeron Vance, Vovelle Louis. Quand les gouttes ne rebondissent plus : comment rendre l'eau aussi visqueuse que le miel ? La Recherche, n°351, mars 2002

Lorsqu'elle tombe sur une feuille une goutte d'eau rebondit. Comment limiter ce phénomène et concevoir des aérosols efficaces pour l'agriculture ? Quelques grammes de polymères peuvent modifier les propriétés d'écoulement de l'eau...

  • Greffoz Valérie. Les gouttes d'eau ne sont plus ce qu'elles étaient. Science et vie, n°1011, décembre 2001

Études menées en 2001 sur le comportement des gouttes d'eau recouvertes de poudre hydrophobe : histoire de la création de ces gouttes d'eau, leurs propriétés, leurs différentes formes prises en fonction de leur vitesse, les moyens utilisés pour les empêcher de rebondir, les applications pratiques de cette technique.

  • Brochart-Wyart Françoise. Quand les liquides démouillent : des surfaces sèches, archisèches, qui ont séché sans sécher. La Recherche n°286, avril 1996

« Le démouillage, naissance sans évaporation de régions sèches sur une surface initialement mouillée, fascine les physiciens et nargue – ou charme – les industriels. D'une grande richesse théorique, ce phénomène dépend tant du liquide que du substrat sur lequel il repose. » (présentation de la revue)

  • Ondarçuhu Thierry. Mouillage de surfaces mixtes. Bulletin de la Société française de physique, 102 19, 1995

Le résultat des travaux de Thierry Ondarçuhu, chercheur au CEMES, laboratoire de recherche du CNRS de Toulouse.

  • Tanner Léonard H. Les gouttes. La Recherche, n°174, février 1986.

Sous l'effet des forces qui s'exercent sur elles, les gouttes prennent des formes très variées. L'auteur décrit et analyse une série d'expériences qu'il a réalisées. De belles et surprenantes photographies illustrent l'article.

  • Gennes Pierre-Gilles de. Comment s'étale une goutte ?  Pour la Science n°79, mai 1984

Une goutte, posée sur une plaque solide, s'étale d'abord vite, puis très lentement : explications du phénomène. P-G de Gennes signe ici un des premiers articles de fond sur le sujet.
Sur le web

  • Des gouttes d'eau indéformables ? Tout ce qu'il faut savoir sur l'eau, 2002

http://www.chez.com/exposeh2o/eau_indeformable.htm

http://membres.lycos.fr/exposeh2o/eau_indeformable.htm

Une page web, destinée à la préparation des TPE, qui rend compte des travaux de David Quéré, Pascale Aussillous et Vance Bergeron : étude de la forme sphérique d'une goutte, transformation de gouttes en billes liquides qui en roulant prennent la forme de cacahuètes, applications industrielles envisagées.

  • Ball, Philip. Lotus inspires dirt repellent spray. Nature, 2002

http://www.nature.com/nsu/021118/021118-4.html

http://www.nature.com/nsu/000810/000810-4.html

Des sprays antipoussières inspirés du lotus : les gouttes de pluie ruissellent très facilement le long des feuilles de lotus grâce à la forme et à la composition chimique de leur surface. Les gouttes captent les poussières au passage et les emmènent avec elles, ce qui explique la propreté constante de ces feuilles. Des chimistes ont développé des sprays qui imitent ce comportement pour des matériaux aussi divers que les textiles, le papier, la pierre, le verre (devantures de magasins et pare brises). Texte en anglais.

  • Demarthon Fabrice. Un seul « pschh » suffit. Infosciences, 2000

http://www.photoamateur.net/goutte.htm

L’incorporation de polymères dans les produits pulvérisables permet d’empêcher le rebond des gouttes et donc le gaspillage. Cette découverte de Vance Bergeron devrait être utilisée pour améliorer l’épandage des pesticides et des herbicides. (Source de l’article : Nature, vol 405, pp772-775, 2000)

  • Philippe Boeuf. Robert in space

http://perso.wanadoo.fr/philippe.boeuf/robert/physique/matierequest.htm

Sur son site personnel Philippe Boeuf, enseignant, répond aux questions que peuvent se poser des lycéens préparant des TPE : Pourquoi les gouttes d'eau qui courrent-elles sur une plaque chauffante ? Pourquoi est-ce que les gouttes d'eau sont rondes ? Pourquoi suis-je mouillé quand il pleut ? Comment tiennent les châteaux de sable ? Comment sont formées les bulles de savon ?

  • Tocheport Bernard Gilles. "Plitch platch" : portraits de la goutte d'eau ». Photos d'amateurs pour amateurs de photos.

http://www.photoamateur.net/goutte.htm

Belles photographies de gouttes d'eau en train de tomber prises par un amateur.

Joëlle Caillard. CRDP Midi-Pyrénées. Avril 2004



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