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Gouttes pendantes sous un plan horizontal :

instabilité de Rayleigh-Taylor


Frédéric Élie,

(avril 2017)

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Dans un article de ce site, le cas de perles de liquides axisymétriques formées régulièrement sur une fibre horizontale a été présenté et interprété en tant qu'une instabilité hydrodynamique : l'instabilité de Plateau-Rayleigh, pour laquelle les effets de la pesanteur n'interviennent pas. Dans le présent article, on présente une autre forme d'instabilité : celle de Rayleigh-Taylor, pour laquelle les effets de la pesanteur et de la tension de surface des liquides interviennent de manière antagoniste. Cette situation se présente lorsqu'un film liquide, formé préalablement d'une manière quelconque (par exemple la condensation d'une vapeur d'eau sous une paroi plane horizontale plus froide), devient instable et donne des structures de gouttes pendantes régulièrement espacées.

Après une brève présentation théorique du phénomène, une expérience faite sur un coin de table est décrite : ses résultats ne sont évidemment pas aussi parfaits que le prévoit la théorie, mais les ordres de grandeurs sont satisfaisants. C'est une fois de plus l'occasion de noter que ces expériences, d'apparence banale, ne sont pas si aisées que cela à maîtriser.

Tout le monde a pu constater le phénomène de Rayleigh-Taylor, par exemple sous la partie haute d'un frigo où la condensation s'effectue, ou sous une vitre au-dessous de laquelle un sol plus humide est protégé. Mais l'un des enjeux pratiques de ce phénomène est de chercher à maîtriser la coulure et l'adhérence d'un revêtement liquide sous une surface plane, par exemple un plafond, ce cas concernant entre autres les peintures, vernis, etc., où les propriétés de mouillage, donc de tension de surface, doivent être optimisées pour obtenir un produit facile à utiliser et de bonne couverture.

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