La physique dans une tasse de thé

le 16 janvier 2020
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Illustrer la démarche du Physicien en partant d’un fait de la vie quotidienne et montrer comment naît une expérience de laboratoire qui explique et modélise le phénomène observé : c’est l’objet du film documentaire réalisé par des chercheurs du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LIPhy) et d’une étudiante en arts du spectacle de l’Université Grenoble Alpes, en complément de leur publication scientifique dans American Journal of Physics. Zoom sur les trous qui se forment dans des lentilles de beurre flottant à la surface du thé !
Un récent article dans American Journal of Physics présente les travaux de Philippe Marmottant, Florian Orthion et Salima Rafaï, chercheurs au LIPhy, concernant la modélisation des phénomènes observés lorsque l’on trempe une tartine beurrée dans sa tasse de thé ou comment l’observation d’un phénomène de la vie quotidienne mène à une investigation de recherche en physique. Un court film documentaire, réalisé par Assata Fofana étudiante en arts du spectacle, vient illustrer la démarche du physicien.
 
On représente souvent les chercheurs trouvant l’inspiration de leur découverte en observant le monde qui les entoure : Newton regardant tomber une pomme pour la découverte de l’attraction gravitationnelle ou Archimède prenant son bain pour la force de flottaison. Malgré leur caractère romancé, ces anecdotes recèlent une part de vérité : le physicien s’attache à comprendre le monde qui l’entoure pour en tirer les lois qui le régissent.

Cette vidéo raconte comment l’observation d ’un phénomène de la vie quotidienne nous interroge et nous amène à comprendre les mécanismes en jeu et les généraliser. En trempant ses tartines beurrées dans le thé, on peut faire une observation intrigante : des trous apparaissent spontanément dans les lentilles de beurre fondu qui flottent à la surface. Les trous naissent, se déplacent et sont éjectés sans cesse, exécutant un joli ballet. Quels sont les ingrédients minimaux et nécessaires pour reproduire le phénomène ? Une série d’expériences a permis d’en élucider le mécanisme. Des gouttelettes d’eau sont contenues dans le beurre et sont stabilisés par des tensioactifs.

Ceux-ci sont libérés quand les gouttelettes d’eau sédimentent et atteignent le bain d’eau. À cet endroit, la lentille de beurre perd son affinité avec la surface d’eau. Cette dernière préfère s’exposer à l’air. C’est la naissance d’un trou. Ce phénomène n’est qu’un exemple de la Physique riche des interfaces. Elle se retrouve dans beaucoup de secteurs : agroalimentaire, peintures, cosmétiques, extraction pétrolière, biomédical. L’observation d’une tasse de thé nous amène à revisiter les phénomènes d’étalement sous un angle nouveau et original.

Pour aller plus loin : rencontre avec nos chercheurs

Publié le  16 janvier 2020
Mis à jour le  17 janvier 2020