ACCUEIL

 

Article complet au format pdf, cliquer ici

Chapelet de gouttes sur un fil horizontal :

instabilité de Plateau-Rayleigh


Frédéric Élie,

(avril 2017)

La reproduction des articles, images ou graphiques de ce site, pour usage collectif, y compris dans le cadre des études scolaires et supérieures, est INTERDITE. Seuls sont autorisés les extraits, pour exemple ou illustration, à la seule condition de mentionner clairement l’auteur et la référence de l’article.

Après un épisode de pluie, sur les fils d'un étendoir pour le séchage du linge, des perles de goutte d'eau, assez régulièrement espacées, s'étaient formées. Évidemment, ce n'était pas la première fois que j'observais cela, mais cette fois-ci, à partir de cette observation si banale que personne n'y attache le moindre intérêt, j'ai voulu voir une relation avec les propriétés de mouillage et de tension superficielle de liquide, sous forme de film mince, sur un support solide (fil, câble, …).

Cette « petite » observation est l'occasion d'illustrer ce que j'ai toujours tenté de démontrer : se poser des questions sur des faits observés jugés élémentaires et quotidiens, ouvre la voie vers l'esprit de la méthode expérimentale. Se pencher, par saine curiosité scientifique, sur la moindre « peccadille » observable ouvre souvent une passerelle vers des tentatives de compréhension de la nature faisant appel à des modèles, au final, assez sophistiqués. Et l'on s'aperçoit, de proche en proche, que ce cheminement nous permet de mettre en relation les grandes bases et les concepts fondamentaux de la méthode expérimentale, à la source de toute science rationnelle ! Oui, des perles d'eau sur un fil peuvent nous mener à l'universel... Dans cette perspective, sans reprendre les idées que j'ai développées par ailleurs dans ce site, et qui sont d'ordre épistémologique, je dirais volontiers ceci : la plupart du temps, nos échanges, nos communications inter-humaines, relèvent de l'interprétation (venant de nous-même ou à propos des autres). Interpréter est souvent source de malentendus, et c'est sans doute à cause de cela que, en définitive, on peut se sentir « isolé », replié dans notre « moi ». A l'inverse, discuter et échanger sur les faits avec à la fois la rigueur expérimentale et l'ouverture qu'offre le Principe d'Objectivité, à propos des « moindres » observations, offrent la source d'une véritable relation et échange, même si les modèles théoriques font aussi appel inévitablement à de l'interprétation, pourvu que celle-ci soit maîtrisée et réfutable. Mais, en général, cette possibilité est peu appréciée car on la juge un peu « inhumaine », peu « chaleureuse », sans émotion, comme si ce qui devait être véritablement humain devait reposer exclusivement sur l'interprétation et l'émotionnel qui s'alimentent et s'amplifient mutuellement, pour le meilleur et pour le pire. Et pourtant, que d'émotions quand une observation, d'un fait même d'apparence élémentaire, entre dans le champ d'une cohérence scientifique ! J'y vois même là une source pour cultiver notre sensibilité : l'observation patiente des « petites choses », des « objets fragiles » (P-G. De Gennes) éduque à coup sûr notre faculté à ressentir et à nous émouvoir...

Mais après cette digression philosophique, qui accompagne l'esprit de tout mon site, revenons à l'observation des perles d'eau sur les fils de l'étendoir :

Spontanément, je me suis dit que ce chapelet de gouttes sur le fil pouvait se comprendre par l'instabilité de Plateau-Rayleigh, mais je me suis ravisé parce que les gouttes d'eau étaient pendantes et non axisymétriques, comme des perles. A l'origine, l'action du poids des gouttes prend le dessus sur les effets de tension superficielle : on serait donc plutôt dans une instabilité de Rayleigh-Taylor. Pourtant, en y regardant de plus près, les distances entre gouttes, ou longueur d'onde, sont plutôt proches de celles que l'on obtiendrait en instabilité de Plateau-Rayleigh où seule la capillarité intervient. S'agit-il alors d'une instabilité initiale de Plateau-Rayleigh qui donnerait à court terme des gouttes dont la symétrie est brisée sous l'action de leurs poids, mais tout en conservant la longueur d'onde initiale ? D'autant que l'on a affaire à des câbles assez épais (3mm) ?

Aussi, j'ai cherché à reproduire l'expérience du chapelet de gouttes axisymétriques avec de l'huile d'olive sur un fil plus mince : le résultat obtenu est assez satisfaisant, les critères de longueur d'onde restant compatibles avec l'approche théorique de l'instabilité de Plateau-Rayleigh.

©Frédéric Éliehttp://fred.elie.free.fr, avril 2017