Cette expérience de physique amusante est facile à réaliser.
Matériel
- du fil de jardinage pour créer des liens
- du produit à bulles
- un petit plat (dimensions supérieures à 20cm*10cm)
Expériences
Découper un bout de fil de jardinage d’une cinquantaine de centimètres.
A l’aide de ce fil, former un contour rectangulaire de longueur 12 cm environ et de largeur 8 cm environ en enroulant les deux extrémités restantes dans une direction perpendiculaire au rectangle. Cet enroulement doit être suffisamment solide pour servir de « poignée » de maintien du rectangle. Puis incurver les quatre coins des côtés les plus longs du rectangle, comme sur les photos ci-dessous.
Découper un nouveau morceau de fil de jardinage de longueur environ 8 cm, retourner les deux extrémités du fil sur un 1cm environ comme sur la photo ci-dessous. Cette nouvelle construction doit pouvoir ensuite prendre place sur la construction rectangulaire précédente et se déplacer très facilement tout en restant solidaire : cette construction doit être plus grande que la largeur de la construction rectangulaire et son épaisseur supérieur à l’épaisseur du « fil » de jardinage.. On va l’appeler dans cet article « segment mobile ».
Mettre du produit à bulles dans le petit plat rectangulaire puis y plonger la construction précédente (toute le construction doit être plongée dans le produit). Lorsque l’on ressort la construction à l’air libre, un film d’eau savonneuse doit apparaître sur cette dernière.
Déplacer le « segment mobile » et observer.
Casser à l’aide d’un doigt la partie du film d’eau savonneuse à gauche ou à droite du « segment mobile » et observer.
Déplacer à nouveau le « segment mobile » et le positionner approximativement au milieu de la construction puis le lâcher. Observer.
Si nécessaire pour ces différentes observations replonger plusieurs fois la construction dans le bain d’eau savonneuse
Observations
Lorsque le film d’eau savonneuse est créé et lorsque l’on déplace le segment mobile, ce dernier reste à l’équilibre quelle que soit sa position.
Lorsque l’on perce le film d’eau savonneuse à sa droite, le segment se déplace vers la gauche ! Lorsque l’on perce le film à sa gauche, il se déplace vers la droite.
Enfin, lorsqu’un morceau du film d’eau savonneuse a été percé et que l’on positionne le segment mobile au milieu, ce dernier est attiré du côté où il reste du film d’eau savonneuse, comme le ferait un film élastique !
Que se passe-t-il ?
Cette expérience met en évidence les forces de tension superficielle présentes au niveau d’une interface. Dans cette expérience, il y a deux interfaces air/eau savonneuse.
Cette expérience montre qu’une interface se comporte un peu comme une membrane élastique qui cherche à réduire systématiquement sa surface pour diminuer son énergie.
Cette expérience montre qu’un film d’eau savonneuse exerce une force sur le segment mobile. Lorsque le segment mobile est positionné au milieu du dispositif, ce dernier reste en équilibre car les films d’eau savonneuse exerce la même force de part et d’autre du segment mobile. Lorsqu’un morceau de film est percé, le segment se déplace car la partie du film non percé exerce une force sur le segment mobile. Cette force tend à diminuer la surface du film et donc fait déplacer le segment mobile du côté du film restant. Cette force est contenue dans le plan du film et est perpendiculaire au segment mobile.