Fabrice BEN-HAMOUDA,
Philippe-Henri BLAIS et Xavier LE GALL
s'intéressent à l'écoulement de l'eau
d'un
récipient. Ils souhaitent travailler sur "le
collé"
observé bien souvent mais nous leur proposons dans
un premier
temps d'observer et de tenter d'interpréter les torsades se
formant lorsque l'eau s'écoule... Ils utilisent des bouteilles percées de trous rectangulaires et mesurent la longueur de la première torsade pour différentes dimensions du trou, ainsi que pour différentes vitesses d'écoulement à la sortie du trou. Ils constatent que, pour un trou de dimensions données, le "temps de crunch" tc mis pour parcourir la première demi-torsade est indépendant de la vitesse à la sortie du trou.  Pour
interpréter la forme "triangulaire" de la
première demi-torsade, on suppose que la tension superficielle
est prédominante. Un raisonnement
énergétique
appliqué sur une
bandelette d'eau, permet l'obtention d'un ordre de grandeur
littéral de tc en fonction des
paramètres du problème : l'énergie
potentielle de surface due à la tension superfielle est
convertie en énergie cinétique de
déplacement transversal (contraction perpendiculaire
à l'écoulement). On obtient alors l'expression du
"temps de crunch"
en fonction des dimensions du trou, de la masse volumique et du
coefficient de tension superficielle du fluide.
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Le
modèle
théorique est compatible avec l'ensemble des mesures
effectuées pour différentes dimensions du trou.
Cependant, les incertitudes étant importantes, Fabrice, Philippe-Henri et Xavier souhaitent vérifier également la dépendance du temps de crunch avec le coefficient de tension superficielle : pour cela, il suffit d'utiliser de l'eau savonneuse (la masse volumique est inchangée mais le coefficient de tension superficielle est très différent). Là encore, les mesures effectuées sont tout à fait en accord avec le modèle théorique. L'étude complète est disponible dans le dossier. |
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