Marcher sur l’eau ? Le mystère est élucidé

Marcher sur l’eau ? Le mystère est élucidé
Source : Sciencesetavenir.fr
15/05/2017 14:01

Lorsqu'on mélange de la maïzena à de l'eau, on obtient un mélange étonnant qui tient plus du solide que du liquide. Des physiciens français viennent de comprendre pourquoi.

Expérience de physique amusante : versez de la maïzena dans un bol ; ajoutez de l’eau tiède jusqu’à obtenir un mélange fluide et homogène. Maintenant, amusez-vous : si vous enfoncez un doigt doucement dans la préparation, il y pénètre facilement. En revanche si vous tapez dessus violemment, l’eau et la maïzena opposent une résistance étonnante. Cette propriété qu’ont certains fluides à devenir solide en fonction des forces qu’on y applique, fascine les chercheurs depuis longtemps et a même donné lieu à une science décrivant ce phénomène : la rhéologie, qui étudie ce comportement dit de rhéo-épaississement.

Des chercheurs français du CNRS/Université Aix-Marseille ont étudié ce mécanisme et pensent avoir trouvé l’explication : tout dépendrait du frottement entre les particules et de forces répulsives à courte portée. En conditions normales, les particules restent ainsi à distance les unes des autres et ne se touchent pas : la suspension coule comme un liquide. Mais, sous l’effet d’un choc, elles se rapprochent et frottent les unes contre les autres transformant alors la suspension en solide. “Jusqu’à présent, plusieurs explications étaient évoquées pour expliquer ce phénomène, dit Bloen Metzger, qui a co-dirigé l’étude parue dans l’édition du 1ermai de la revue PNAS. Mais il fallut attendre 2013 et une série d’articles théoriques pour qu’émerge un nouveau scénario impliquant l’existence de forces répulsives.“

Les forces répulsives semblent d’autant plus fortes que les particules sont petites

Les chercheurs ont décidé de tester ce scénario et sont parvenus à mettre en évidence ces forces qui ne dépendent pas a priori de la structure du grain. “L'un des auteurs Cécile Clavaud a pu pendant sa thèse mettre en évidence l'effet de ces forces répulsives sur le comportement frictionnel des particules, dit Yoël Forterre, l'autre co-directeur de l'étude. “Pourtant, en microscopie électronique, rien ne distingue un grain de maïzena d’un grain de semoule ou de sable, si ce n’est sa taille". Et cela change tout : les forces répulsives semblent ainsi d’autant plus fortes que les particules sont petites. “Ce qui distingue un grain de maïzena, poursuit le chercheur, c'est d'abord sa physico-chimie de surface qui génère une force répulsive. Mais aussi sa petite taille: à cette échelle, la force répulsive est assez forte pour maintenir les grains à distance et éviter les contacts.“ 

Outre la possibilité de jouer à Jésus en marchant sur l’eau (voir photo), ce comportement de rhéo-épaississement peut donner lieu à plusieurs applications. ...


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