Regardez des bateaux en lévitation renverser la loi de la flottabilité

Si vous êtes amateur de sports nautiques à la recherche d'un nouveau frisson, qu'en est-il de la voile à l'envers? L'idée n'est peut-être pas si farfelue. Dans une nouvelle étude, des physiciens ont réussi à faire flotter de minuscules bateaux sur la face inférieure d'une couche de liquide lévitant dans les airs (voir vidéo ci-dessus). En plus d'ouvrir des possibilités nautiques inhabituelles, la découverte renverse littéralement notre compréhension de la flottabilité. La science qui explique pourquoi les bateaux flottent est restée en grande partie inchangée depuis que le mathématicien grec ancien Archimède a expliqué comment la force de gravité descendante est équilibrée par la pression ascendante de l'eau déplacée. Mais les vibrations peuvent induire un comportement étrange et défiant la gravité. En 1951, le physicien russe Piotr Kapitsa, lauréat du prix Nobel, a décrit la rapidité avec laquelle le fait de secouer rapidement un pendule de haut en bas le rend équilibré plutôt que de basculer vers sa position stable naturelle. Depuis lors, les scientifiques ont utilisé les vibrations pour faire léviter des liquides dans les airs et faire couler les bulles d'air plutôt que de monter. La nouvelle étude suggère qu'ils peuvent également inverser les règles de flottabilité. «C'est très contre-intuitif», déclare Vladislav Sorokin, ingénieur à l'Université d'Auckland. «Je travaille dans ce domaine depuis un certain temps, mais je ne m'attendais pas à ce que quelque chose de ce genre puisse être découvert.» INSCRIVEZ-VOUS À NOTRE NEWSLETTER QUOTIDIENNE Obtenez plus de contenu de qualité comme celui-ci directement chez vous! Il y a eu un hasard dans la découverte, dit Emmanuel Fort, physicien à l'ESPCI Paris qui a dirigé la recherche. Des expériences antérieures avaient montré que les fluides visqueux dans un conteneur vibrant peuvent être amenés à planer. En effet, chaque fois qu'une partie du liquide essaie de s'égoutter, la secousse fournit une force opposée qui le repousse. Cela empêche la surface inférieure du fluide de se briser et emprisonne un coussin d'air en dessous. Mais Fort, dont le laboratoire se concentre sur l'optique et l'imagerie, n'était pas au courant de ces recherches antérieures. Lui et ses collègues ont été inspirés par le pendule de Kapitsa pour voir s'ils pouvaient reproduire un comportement similaire dans un liquide. Ils ont construit un récipient en plexiglas sur une machine à secouer et l'ont rempli de liquides visqueux tels que de l'huile de silicone ou du glycérol. Ensuite, ils ont utilisé une aiguille pour injecter une couche d'air au fond et ont vu que le liquide vibrant lévitait au-dessus. Après avoir réalisé que le phénomène avait été documenté il y a des décennies, Fort dit qu'ils ont peaufiné l'expérience en plaçant de petites billes dans la couche de liquide en lévitation - et ont vu qu'elles flottaient de manière stable sur la face inférieure du liquide. «C'était complètement inattendu», dit Fort. Pour un impact visuel, ils ont échangé les perles contre de petits modèles de bateaux et ont découvert qu'ils pouvaient flotter sur les surfaces supérieure et inférieure en même temps. Les chercheurs ont créé un modèle pour expliquer comment les effets de la flottabilité se reflètent sur la face inférieure du fluide. Normalement, de légères perturbations devraient soit pousser l'objet vers le bas dans l'air libre, le faisant tomber, soit vers le haut dans le liquide, où la flottabilité prendrait le dessus et le pousserait vers le haut. Mais de fortes vibrations peuvent annuler ces perturbations. Ils maintiennent l'objet stable sur la surface inférieure où la traction vers le bas de la gravité et la traction vers le haut de la flottabilité sont parfaitement équilibrées , rapporte l'équipe aujourd'hui dans Nature . Il n'est pas encore clair si la cascade a des utilisations pratiques. Les vibrations ont été utilisées pour contrôler le mouvement des bulles dans les fluides pour le traitement des minéraux et les réactions chimiques, mais Sorokin dit qu'il faudra des recherches supplémentaires pour déterminer si cette nouvelle découverte est également utile. La plus grande contribution, ajoute-t-il, est de montrer que les systèmes vibrants détiennent encore des comportements exotiques non découverts. La configuration de l'équipe n'a jamais utilisé plus d'un demi-litre de liquide, mais leurs équations suggèrent que la seule chose qui limite le volume est la force de la machine à secouer. Et si l'approche fonctionne bien avec les liquides visqueux, elle ne fonctionne pas aussi bien avec l'eau, dit Fort. Donc, à moins que vous ne soyez heureux de vous lancer dans une mer d'huile minérale collante, vos rêves de navigation à l'envers pourraient être vains. Par :EDD GENT Publié dans la(

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