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On a percé l’un des secrets de formation des bulles de savon

26/02/2016 | Institut de Physique de Rennes

Des physiciens rennais ont montré comment calculer la vitesse minimale nécessaire à la formation des bulles de savon, grâce à une machine à bulles auto-entretenue, développée à l’Institut de physique de Rennes et filmée en caméra ultrarapide. Publication dans la prestigieuse revue Physical Review Letters.

Une machine inédite

Afin de pouvoir étudier en laboratoire la formation de bulles de savon,  les chercheurs ont développé une machine à bulles expérimentale capable de conférer aux films de liquides minces une très grande durée de vie. Une cuve placée en hauteur laisse couler un fluide savonneux entre deux fils de nylon tendus. Le liquide s’écoule par gravité, puis est pompé pour revenir dans la cuve. Lorsque les deux fils, d’environ un mètre de long, sont éloignés l’un de l’autre, ils forment un film rectangulaire de liquide savonneux. Une aiguille connectée à un régulateur de pression permet de mimer le souffle humain. À basse vitesse, le jet de gaz déforme le film et crée une cavité qui s’affine lorsque la vitesse du gaz augmente, jusqu’au seuil de formation des bulles. Ces phénomènes rapides, difficilement discernables à l’œil nu, sont révélés en filmant l’expérience avec une caméra à haute vitesse.

Résultats

Les chercheurs du département « Matière molle » de l’IPR ont ainsi pu modéliser les résultats obtenus en fonction des différentes configurations expérimentales. Ils ont identifié les facteurs physiques clefs contrôlant la vitesse minimale à laquelle il convient de souffler sur un film de savon pour générer des bulles. L’équipe a également caractérisé l’influence de la distance séparant la « bouche » du film pour former une bulle, puis constaté que la vitesse d’écoulement et l’épaisseur du film d’eau savonneuse n’avaient pas d’impact sur la production des bulles dans les conditions étudiées.

Perspectives et applications

De nombreux phénomènes naturels et procédés industriels nécessitent la formation de films liquides minces, pour la production de mousses par exemple. D’autres processus impliquent au contraire d’empêcher l’apparition de bulles, en particulier pour la fabrication de verres et le dépôt de couches liquides sur plaques ou sur fibres.

Les travaux menés à l’Institut de physique de Rennes permettent d’obtenir d’excellentes données de mesures de taille et de fréquence de formation des bulles. Elles pourraient ainsi permettre d’optimiser divers procédés industriels.

Un autre regard

Louis Salkin, premier auteur de l’article, était en thèse à l’Institut de physique de Rennes lorsqu’il a mené ses recherches. Il les a présentées de manière à la fois poétique, accessible et amusante dans un (très) court-métrage de vulgarisation scientifique. Celui-ci a remporté l’édition 2014 du Festival rennais Sciences en cour[t]s.

Le texte de cet article est repris d’un communiqué de presse conjoint CNRS – Université de Rennes 1

Référence

Generating soap bubbles by blowing on soap films
Phys. Rev. Lett.
Louis Salkin, Alexandre Schmit, Pascal Panizza, and Laurent Courbin

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