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En vidéo : la danse des étranges fluides non-newtoniens

Il suffit de mélanger dans de bonnes proportions de l'eau et de l’amidon de maïs pour obtenir un fluide étrange, au comportement insolite. Par exemple de marcher sur lui si l’on court assez vite. À l’occasion de son mois thématique, Futura-Sciences vous propose de faire connaissance avec les fluides non-newtoniens, parfois inquiétants...

L'amidon de maïs est fluide non-newtonien qui devient plus visqueux lorsqu'il est perturbé. Sous l'effet du son émis avec un haut-parleur, il prend des formes parfois étranges comme on le voit sur cette photo. © Ben Howard L'amidon de maïs est fluide non-newtonien qui devient plus visqueux lorsqu'il est perturbé. Sous l'effet du son émis avec un haut-parleur, il prend des formes parfois étranges comme on le voit sur cette photo. © Ben Howard

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L’eau et ses multiples formes fascinent l’humanité depuis des siècles comme le prouvent certains dessins de Léonard de Vinci. Les tourbillons et l’écume des vagues lorsque l’eau devient turbulente inspirent les savants, les philosophes et les poètes depuis des millénaires. L’eau liquide est bien sûr un symbole de vie et on la cherche partout dans l’Univers dans l’espoir d’y trouver une forme de vie extraterrestre associée.

Mais l’eau n’est pas le seul liquide qui fasse l’objet de l’attention des physiciens et des ingénieurs. Il en existe d’autres qui ont un comportement physique sous l’effet de contraintes radicalement différents de celui de l’eau et qui sont tout aussi fascinants. Dans le cadre de la rhéologie (du grec rheo, couler et logos, étude), la science qui étudie la déformation et l'écoulement de la matière sous l'effet des contraintes qui lui sont appliquées, on remarque les fluides dit non-newtoniens.


Un premier exemple des comportements étranges des fluides non-newtoniens. Un simple mélange d'eau et de Maïzena soumis à des sons de fréquences différentes révèle une grande diversité de phénomènes. © Ben Howard

En fait, on pourrait presque dire qu’à part l’eau et l’air, la majorité des fluides sont non-newtoniens. C’est le cas de la glace, de la lave des volcans, de la pâte dentifrice, du sang, des avalanches ou encore du ketchup et de certains polymères.

Si les fluides newtoniens présentent une viscosité constante, les fluides non-newtoniens voient leur viscosité varier en fonction de leur vitesse d’écoulement et des contraintes qu'ils subissent. Ce qui est une autre façon de dire que les déformations de ce type de fluide ne sont pas directement proportionnelles à la force qu'on leur applique.


Si l'on marche suffisamment vite à la surface de certains liquides non-newtonien, on peut traverser une piscine qui en est emplie. Dans le cas contraire, on s'enfonce comme dans des sables mouvants. © alesis69-YouTube

Il est facile de faire connaissance avec les propriétés étrange des fluides non-newtoniens. Il suffit de mélanger de l'eau et de l'amidon de maïs (Maïzena). En incorporant lentement 2 mesures d’amidon dans une mesure d’eau dans un bol, on obtient un mélange qui se comporte presque comme un solide si l’on y plonge vivement une cuillère. Mais quand on y enfonce lentement le même ustensile, on a affaire à un liquide visqueux.

Une piscine emplie d’un mélange similaire autorise une prestation qui ressemble à un tour de magie : marcher sur la surface de l’eau, comme le montre l'étonnante vidéo ci-dessus.


Un autre exemple des comportement étranges des fluides non-newtoniens. © comedycrazies-YouTube

Un autre exemple d'expérience amusante que l'on peut réaliser chez soi avec un mélange d'amidon de maïs et d'eau consiste à placer le mélange obtenu sur film plastique recouvrant un haut-parleur. Comme le montrent les deux autres vidéos de cet article, on obtient des phénomènes plus étranges que ceux des bulles produites à bord de l'ISS ou l'eau dansante des bols tibétains.

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Certains scientifiques sérieux n’ont pas peur d’explorer des sentiers peu fréquentés par leurs collègues. D’autres ne manquent pas d’humour ou même d’un petit grain de folie et ils nous rappellent que les scientifiques sont des être humains comme les autres, juste passionnément curieux et qui continuent encore quelque peu à jouer et à rêver comme les enfants qu’ils n’ont jamais vraiment cessé d’être. Tout le mois de septembre, Futura-Sciences vous propose donc de partir à la rencontre des aspects insolites de la science... mais qui au fond ne le sont pas tant que ça !


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