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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La physique d’une goutte d’eau Jeudi 13 mai 2004 Salle de conférence de l’Espace Clément Marot, Cahors (46) avecDavid 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.
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 QuéréDes ouvrages
« 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)
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.
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
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.
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
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.
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)
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 sujetDes ouvrages
Une découverte des phénomènes physiques les plus complexes à partir d'une observation des propriétés les plus familières de l'eau.
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.
« 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
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.
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.
Actualités : le rebond d'une goutte d'eau sur une surface hydrophobe filmé par des chercheurs.
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...
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.
« 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)
Le résultat des travaux de Thierry Ondarçuhu, chercheur au CEMES, laboratoire de recherche du CNRS de Toulouse.
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.
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
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.
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.
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)
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 ?
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 |
