Et pourtant...
Quand on s'y penche un peu... tout est plus complexe qu'il n'y parait...
L'éclatement : véritable domaine scientifique
Gonflez modérément un ballon de baudruche et percez-le avec une aiguille, vous obtiendrez deux gros fragments. En revanche, gonflez-le jusqu'à ce qu'il éclate spontanément et vous récolterez des dizaines de lambeaux.
L'éclatement du ballon : un phénomène qui s'explique
Sébastien Moulinet et Mokhtar Adda-Bedia du Laboratoire de physique statistique (CNRS/UPMC/ENS/Université Paris Diderot) viennent d'expliquer ce phénomène : lorsqu'une fissure se propage à la surface d'un ballon, si elle atteint une vitesse limite, elle se déstabilise et se sépare en deux nouvelles fissures.
C'est par ce mécanisme de multiplication des fractures que le ballon vole en morceaux.
Ces travaux, publiés dans Physical Review Letters, contribuent à une meilleure compréhension des phénomènes de fragmentation de matériaux soumis à des impacts ou à des explosions.
Quand l'explosion du ballon ouvre des perspectives...
Le processus de fragmentation implique de grandes vitesses de déformation et des échelles de temps courtes entre la rupture initiale et la propagation des fissures.
Ce processus se retrouve dans tous les types de matériaux, du verre aux métaux, en passant par les roches.
L'explosion d'un ballon en caoutchouc étant simple à filmer au ralenti, il est un parfait modèle pour comprendre cette physique particulière de la fragmentation. Il présente deux régimes d'explosion : soit en deux parties distinctes quand il est peu tendu, soit en dizaines de morceaux sous forte tension.
Les deux mécanismes d'explosion d'un ballon de baudruche. Ligne du haut : mécanisme d'ouverture d'un ballon modérément gonflé. Une fissure progresse sur la membrane pour finalement la couper en deux. Ligne du bas : un ballon sous forte tension se désagrège en de nombreux lambeaux allongés. L'intervalle de temps entre chaque image est de 0,3 ms
© Sébastien Moulinet
Plutôt que d'utiliser des ballons de baudruche, ils ont construit un dispositif dédié permettant de filmer, à des fréquences allant jusqu'à 60 000 images par seconde, l'explosion de feuilles de latex qu'ils gonflent comme des ballons.
Les chercheurs ont observé que tant que la membrane reste modérément tendue, une fracture unique se propage et coupe le ballon en deux. D'autre part, ils ont également observé que la vitesse à laquelle progresse la fissure croît avec la tension du ballon. Lors de l'explosion d'un ballon gonflé à son maximum, les fissures atteignent une vitesse limite à laquelle elles deviennent instables. Cette instabilité se traduit par la division successive des pointes de fissures qui forment ainsi un vaste réseau arborescent, initialement né d'une fracture unique.
La vitesse limite à laquelle se produisent ces embranchements, d'environ 570 m/s, pourrait correspondre à la vitesse du son dans la membrane.
le ballon : un support pour l'innovation
Bien que ces résultats partent d'un questionnement ludique, ils permettent une meilleure compréhension des phénomènes génériques de fragmentation de matériaux soumis à des impacts ou à des explosions.
Les chercheurs espèrent ainsi contribuer à la mise au point de matériaux innovants dont les processus de fragmentation seront parfaitement maîtrisés.
Etonnant, non ?
source des informations
L'ensemble des éléments ci dessus sont issus des communiqués de presse du CNRS publiés sous le lien suivant : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4283.htm
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