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Une bulle de savon qui danse sur la musique

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Pas besoin de pinceaux pour peindre avec de la musique, c'est possible avec du savon ! Des chercheurs des laboratoires Matière et systèmes complexes et du Laboratoire interdisciplinaire de physique ont présenté un dispositif pour observer l'effet du son sur les films de savon : plusieurs phénomènes physiques y dessinent des motifs spectaculaires et fascinants.

Si notre souffle permet de former une bulle, comment réagit un film de savon quand il est exposé à de la musique ? Alors qu'ils étudiaient la propagation du son dans les mousses de savon, des chercheurs du laboratoire Matière et systèmes complexes (MSC, CNRS, université Paris Diderot) et du Laboratoire interdisciplinaire de physique (LIPhy, CNRS, université Grenoble Alpes) ont imaginé un dispositif pour observer de près ces mécanismes.

Ils ont installé un haut-parleur au bout d'un tube à l'extrémité duquel se forme un film de savon. La membrane liquide se met alors à vibrer comme la peau d'un tambour, ce qui provoque plusieurs réactions. Lorsqu'un morceau capable d'exciter les fréquences de résonance du tube est joué, des structures dynamiques apparaissent sur le film et fascinent autant par leur beauté que par la richesse de la physique sous-jacente.

Une riche dynamique de surface apparaît selon la musique

Le phénomène fonctionne avec tous les genres de musique, les dimensions du tube permettent cependant de choisir les fréquences de résonance selon les instruments. Ainsi, la fréquence fondamentale du tube utilisé est de 460 hertz, qui correspond au timbre de la flûte. Selon la fréquence et le volume de la musique, des ondes capillaires (un type d'ondes de surface) font leur apparition, ainsi qu'une riche dynamique de surface. Les ondes sonores engendrent alors plusieurs vortex (ce qui n'est pas sans rappeler la multitude de tourbillons observés récemment par Juno dans la haute atmosphère de Jupiter), ce qui fait varier l'épaisseur du film et retarde son éclatement.

Comme l'épaisseur du film est comparable à la longueur d'onde de la lumière blanche incidente, des interférences apparaissent et décomposent cette lumière en différentes couleurs. Ainsi les changements d'épaisseur du film se manifestent par des variations de couleur.

Le dispositif permet d'illustrer les écoulements dans les films de savon soumis à une onde acoustique de manière particulièrement pédagogique et artistique.

© CNRS