Expérience "oobleck"

Expérience "Oobleck"

Introduction

Il est assez facile de créer un fluide qui ne se comporte pas comme les fluides les plus courants. Il possède ce qu'on appelle un comportement non newtonien et sont très étudiés par les mécaniciens des fluides spécialistes de la rhéologie.

La rhéologie est la science qui étudie l'écoulement et la déformation de matière lorsque cette dernière est soumise à une contrainte (à une force en gros). "Non-newtonien" signifie que la viscosité du fluide change avec le taux de contraintes exercée sur le fluide. Bref, pour ce genre de fluide, on ne peut pas dire que sa viscosité = X constant dans les conditions CNTP données comme l'on dirait pour l'eau par exemple.

Le fluide se comporte différemment selon la force ou le mouvement qu'on lui impose. Il existe différentes familles ensuite selon leurs caractéristiques mais on ne rentrera pas dans les détails ici.

L'exemple le plus connu de ce type de fluide est la peinture acrylique en pot. Vous savez qu'il faut la tourner avec un bâton pour la fluidifier. Il s'agit d'un fluide dit thixotropique car sa viscosité (la "fluidité" diront les peintres) diminue au fur et à mesure des efforts.

De même, le Ketchup (thixotropique aussi) se fluidifie lorsqu'on agite le pot. Les sables mouvants et le sang sont aussi considérés comme des fluides non newtoniens et il existe aussi les colloïdes (comme les encres de Chine). Un dernier exemple est la pâte bondissante de la boutique d'imaginascience : la pâte coule comme un liquide mais peut se rouler et rebondir sur une surface dure. Il paraît même qu'on peut la briser en frappant dessus avec un marteau mais je n'ai pas essayé.

Dans cette expérience de préparation de l'Oobleck (ou Glack parfois), on a besoin de très peu de matériel mais il faut sacrifier son évier car on va en mettre un peu partout !

Matériel

• De la maizena
• Un récipient
• De l'eau

Méthode

Tout simplement mélanger beaucoup de Maizena et peu d'eau (proportion 80 % - 20 % respectivement).

Conseil : mettez au départ plus d'eau que prévu et rajoutez au fur et à mesure de la maizena.

Expérience

Le but est d'obtenir une pâte qui réagit ainsi : plongez le doigt lentement et le doigt s'enfonce dans un liquide assurément. Plongez le rapidement et il rencontre «un mur solide». Vous pouvez ensuite réaliser d'autres manipulations :

Versez du liquide dans la main et roulez la pâte elle devient une boulette tant que vous roulez les doigts. Dés que vous arrêter, le liquide s'échappe entre vos doigts.

Versez le liquide dans une assiette.

Ensuite, frappez d'un coup sec du plat de la main ! Vous verrez qu'il n'y a aucune projection. Vous avez heurté un mur. Les enfants adoreront avoir peur à tort d'être éclaboussé.

Vous pouvez également doucement enfoncer une cuillère dans le verre puis essayer de la retirer brusquement : la résistance sera énorme et la cuillère restera comme collée.

Explications

En gros, on peut affirmer que dans cette émulsion, on trouve beaucoup de grains et peu d'eau dans les espaces intersticiels. Ainsi, un mouvement rapide fait que les molécules de mais n'ont pas le temps de s'écarter car elles butent sur leurs voisines. Seul un mouvement lent leur permet de se réarranger.

Une explication technique maintenant est de dire que la Maizena en poudre est structurée de manière cristalline et non cristalline.

Le mélange avec l'eau donne l'Oobleck et fait que les structures cristalline absorbent la plus grande partie de l'eau.

Lorsque vous frappez ou agitez rapidement cette substance, vous accroissez rapidement la température et la pression du mélange ce qui fait que davantage de structures non cristallines se forment. Les structures non cristallines absorbent alors davantage d'eau et devient soudainement plus épais, presque comme un solide.

Lorsque cette pression est retirée (par exemple, vous arrêtez de rouler la pâte entre vos doigts), le nombre de structures non cristallines diminue et l'eau est relâchée : l'Oobleck redevient liquide.

Compléments

Au fait d'où vient le nom Oobleck ?

Réponse : D'un roman américain pour enfants qui parle d'une substance gélatineuse extra-terrestre.

Vous croyez que cette patte n'est qu'un gadget et ne sert à rien pour la Science. Détrompez-vous ! Une vidéo a abondamment circulé sur le net où l'on voit cette pâte soumise à des vibrations par une équipe de l'université de Texas et d'Austin.

Curieusement, des formes fantomatiques dignes des meilleures nouvelles de Lovecraft apparaissent (mais l'équipe était davantage intéressé par la formation des trous stables que des excroissances. Vous pouvez voir ci-dessous la vidéo officielle et celle d'une émission de télé où des japonais se font un petit trip de film d'horreur en reproduisant l'expérience. La Science rejoint le spectacle.

Voici une autre videéo amateur (la Maizena prend vie !).

L'émission japonaise enfin :

Vous pouvez également regarder une petite vidéo de vulgarisation de cette substance (Pop-up, Quicktime) et sur l'analogie avec les sables mouvants.

Des animateurs de la TV se sont amusés avec une piscine entière de ce fluide.

Précisons pour terminer qu'il existe un adepte reconnu (et contreversé) des vibrations de substances hétéroclites : Hans Jenny (pop-up, en anglais) et leur attribuer des propriétés étranges.