{"id":3163,"date":"2012-06-04T00:01:58","date_gmt":"2012-06-03T22:01:58","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=3163"},"modified":"2012-06-04T00:01:58","modified_gmt":"2012-06-03T22:01:58","slug":"lexperience-de-la-goutte-de-poix","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2012\/06\/04\/lexperience-de-la-goutte-de-poix\/","title":{"rendered":"L’exp\u00e9rience de la goutte de poix"},"content":{"rendered":"

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\"\"<\/a>La poix, c’est cette esp\u00e8ce de mati\u00e8re noire gluante et collante d\u00e9riv\u00e9e du p\u00e9trole (on parle alors de bitume) ou de la r\u00e9sine de certains types de bois. A premi\u00e8re vue, la poix ressemble \u00e0 un solide. Mais en r\u00e9alit\u00e9 c’est un liquide visqueux … tr\u00e8\u00e8\u00e8\u00e8\u00e8s visqueux<\/strong> !<\/p>\n

Cette propri\u00e9t\u00e9 est mise en \u00e9vidence par la c\u00e9l\u00e8bre exp\u00e9rience de la goutte de poix, connue comme l’une des plus longues exp\u00e9riences scientifiques de l’histoire<\/strong>.<\/p>\n

Pour commencer, rappelons ce qu’est la viscosit\u00e9. De mani\u00e8re simplifi\u00e9e, il s’agit de la capacit\u00e9 d’un liquide \u00e0 se laisser d\u00e9former<\/strong>, par exemple quand on veut le touiller ou le faire couler. J’ai d\u00e9j\u00e0 eu l’occasion d’\u00e9voquer ces notions dans mon billet sur la ma\u00efzena et les fluides non-newtoniens<\/a>, et dans celui sur le verre<\/a>. La viscosit\u00e9 se mesure en \u00ab\u00a0Pascals-Seconde\u00a0\u00bb (Pa.s)<\/p>\n

L’eau poss\u00e8de une viscosit\u00e9 d’environ 0.001 Pa.s. L’air est environ 50 fois moins visqueux que l’eau, et le miel l’est 10 000 fois plus : environ 10 Pa.s. Une mani\u00e8re de quantifier la viscosit\u00e9, c’est de mettre un liquide dans un entonnoir, et de mesurer le temps qu’il lui faut pour couler.<\/strong><\/p>\n

L’exp\u00e9rience<\/h3>\n

\"\"<\/a>Pour d\u00e9montrer le caract\u00e8re extraordinairement visqueux de la poix, le physicien australien Thomas Parnell a eu l’id\u00e9e en 1927 de r\u00e9aliser l’exp\u00e9rience de l’entonnoir. Enfin je devrais plut\u00f4t dire \u00ab\u00a0commencer l’exp\u00e9rience\u00a0\u00bb plut\u00f4t que \u00ab\u00a0r\u00e9aliser\u00a0\u00bb.<\/p>\n

L’exp\u00e9rience a v\u00e9ritablement d\u00e9but\u00e9 en 1930, avec l’ouverture de la moiti\u00e9 inf\u00e9rieure de l’entonnoir. La premi\u00e8re goutte de poix est tomb\u00e9e … en 1938 ! Elle a donc mis 8 ans pour couler et se d\u00e9tacher !<\/strong> Mais en faisant \u00e7a, elle prouve bien que la poix n’est pas un solide, mais un liquide extr\u00eamement visqueux !<\/p>\n

Depuis le d\u00e9but de l’exp\u00e9rience, les gouttes tombent environ tous les 8 ans (m\u00eame si la derni\u00e8re a mis un peu plus de temps \u00e0 tomber du fait de l’installation de l’air conditionn\u00e9 qui r\u00e9gule la temp\u00e9rature et diminue la viscosit\u00e9 du liquide). Les deux derni\u00e8res gouttes sont tomb\u00e9es en 1988 et en 2000. Autant dire que la prochaine ne devrait pas tarder !<\/strong><\/p>\n

Jusqu’\u00e0 aujourd’hui, personne n’a jamais assist\u00e9 \u00e0 la chute d’une goutte, mais gr\u00e2ce \u00e0 la webcam install\u00e9e sur le site de l’Universit\u00e9 du Queensland<\/a>, vous pouvez tenter votre chance et peut \u00eatre assister \u00e0 cet \u00e9v\u00e8nement de port\u00e9e plan\u00e9taire.<\/p>\n

Un peu de calcul<\/h3>\n

Pour ceux que \u00e7a amuse, on peut essayer d’estimer la viscosit\u00e9 de la poix \u00e0 partir du temps de chute d’une goutte. Ma premi\u00e8re tentative a \u00e9t\u00e9 bien s\u00fbr de faire appel \u00e0 l’analyse dimensionnelle<\/strong>. La viscosit\u00e9 est une pression (en pascals) multipli\u00e9e par un temps (en secondes). Pour le temps, on va prendre le temps de chute (\\(\\tau\\)), et pour la pression, on peut prendre la pression que le liquide exerce sur sa base, et qui est \u00e9gal au produit de sa hauteur h par sa masse volumique (\\(\\rho\\)) et la constante de gravit\u00e9 g. On obtient la relation<\/p>\n

\\(\\eta = \\rho g h\\tau\\)<\/p>\n

La densit\u00e9 est proche de celle de l’eau (1000 kg\/m3), le temps de chute d’environ 250 millions de secondes, et la hauteur est estim\u00e9e \u00e0 la louche \u00e0 quelques centim\u00e8tres (disons 4cm). On obtient avec \u00e7a une viscosit\u00e9 d’environ 100 milliards de Pa.s.<\/p>\n

Alors l’analyse dimensionnelle c’est bien, mais \u00e7a ne fait pas toujours tout. D’apr\u00e8s un calcul plus pr\u00e9cis<\/a> effectu\u00e9 par les physiciens de Queensland, la valeur serait plut\u00f4t de 200 millions de Pa.s. Mon calcul \u00e0 la grosse louche se trompe d’un bon facteur 500 !<\/strong><\/p>\n

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  La poix, c’est cette esp\u00e8ce de mati\u00e8re noire gluante et collante d\u00e9riv\u00e9e du p\u00e9trole (on parle alors de bitume) ou de la r\u00e9sine de certains types de bois. A premi\u00e8re vue, la poix ressemble \u00e0 un solide. Mais en r\u00e9alit\u00e9 c’est un liquide visqueux … tr\u00e8\u00e8\u00e8\u00e8\u00e8s visqueux ! Cette propri\u00e9t\u00e9 est mise en \u00e9vidence<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"jetpack_post_was_ever_published":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[14,24],"class_list":{"0":"post-3163","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-physique","7":"tag-etats-de-la-matiere","8":"tag-mecanique-des-fluides"},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3163","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3163"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3163\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3163"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3163"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3163"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}