Céréales dans un bol de lait - pourquoi se concentrent-ils tous sur les parois ?

[Romain-des-Bois]

Bonsoir !

Alors je vais enfin oser poser la question que je me pose depuis que je bois du lait avec des céréales "ronds" dedans (c'est à dire depuis très longtemps !)

J'ai un bol (normal) avec du lait que je chauffe. Après j'y mets mes céréales qui sont sphériques et au chocolat (dont la pub est "trop fort en chocolat", et c'est un petit chien qui le dit).
Alors au début il y a plein de céréales et ca fait une montagne.
Mais à la fin quand il n'y en a plus que quelques uns et qu'ils sont libres de leurs mouvements, ils se rassemblent sur les parois.
C'est d'ailleurs très pratique pour les attraper avec la cuillère.
Parce que les céréales d'une autre marque qui sont beaucoup plus petits et plutôt ovales sont très durs à attraper quand ils sont peu nombreux.

Mais pourquoi se rassemblent-ils sur les parois ???

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c'est très sérieux, hein !

Merci !!!
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[invite4b9cdbca]

Hypothèse d'un grand amateur de ces céréales (et aussi des petites, en forme de riz... euh... d'accord de sont à la base des grains de riz) :

On sait tous que l'eau dans un bol (ou un quelconque liquide) n'est pas tout à fait plane. Je m'explique : sur les bords, le liquide donne l'impression d'accrocher aux parois, ce qui nous donne finalement une forme (disque) courbée aux bords relevés. Je suppose que c'est pour cette raison que les céréales (pleines d'air) se regroupent dans cette zone. en fait, je pense plutôt que les céréales au départ n'ont pas réellement de position fixe, la surface centrale du lait étant plan, mais une foissur le bor, il devient difficile de l'en déloger sans y appliquer une quelconque force. D'où leur acumulation sur les bords.

Par contre, pourquoi les liquides se comportent ainsi dans un récipient, je l'ai lu un jour mais je m'en souviens plus du tout.

Ce n'est qu'une hypothèse, si je me suis trompé, je laisse à des gens autrement plus compétents de donner une explication plus rigoureuse et vraie.

Kron

[invitefffb8ef1]

hypothèse d'un professionnel mangeur de céréales (surtout ceux dont tu parles):
Le lait chaud cré des courants thermiques, parce que la chaleur va se dissiper sur le bol et entrainer les céréales qui ont une forme sphérique. (j'aurais essayé)

bah c'est tout con, quand t'es au milieu d'une piscine et que tu sais pas nager tu cherches à aller vers le bord.

ils savent nager!!!
mais ils préfèrent peut être où ils ont pieds

[camaron]

On sait tous que l'eau dans un bol (ou un quelconque liquide) n'est pas tout à fait plane. Je m'explique : sur les bords, le liquide donne l'impression d'accrocher aux parois, ce qui nous donne finalement une forme (disque) courbée aux bords relevés. Je suppose que c'est pour cette raison que les céréales (pleines d'air) se regroupent dans cette zone.
Kron

Je pense que ce sont les forces de Newton , l'attraction universelle qui crée ces mouvements. comme il y trés peu de frottement cette force rentre en jeu. C'est la même que celle qui fait tombre la pomme par terre.

En revanche pour les grains plus petit la force joue aussi, mais soit étant trop lourds la resistance d'avancement dans le lait les empêchera de bouger ou ce mouvement sera trop lent pour faire face à ton appétit vorace. Je te propose de le vérifier en attendant toute la journée devant ton bol !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Coincoin]

Salut,
Je pense savoir le phénomène en cause... C'est purement de la mécanique des fluides. Si tu fais tourner ton lait (avoue que le matin, le regard dans le vide, tu fais tourner inconsciemment la cuillère dans le bol), on peut montrer qu'il va se créer des mouvements verticaux un peu comme des cellules de convection : le lait va monter au centre pour redescendre sur les bords. Résultat : tes chocopocs (pour ne pas citer de marque) qui sont à la surface vont se mettre sur les bords.
Si tu veux en savoir plus, je peux essayer de retrouver l'exo que j'avais fait dessus, ou bien tu peux chercher dans Google pourquoi les feuilles de thé se regroupent au centre de la tasse !

[invite73ed442a]

hihi superbe question !

En fait je pense que la réponse vient par la thermodynamique des surfaces.
C'est la meme question que :
"Pourquoi quand on met une goutte d'eau sur un tissu elle préfère s'étaler que rester en goutte ?"
En fait c'est dû à ce qu'on appelle des tensions de surface. L'energie potentielle de chaque céréale est abaissée lorsque des contacts sont créés avec certains types de surfaces. C'est la meme chose que le gras qui préfère se coller à l'eau savonneuse qu'a une fibre de tissu !

Les cereales préfèrent les interactions de surface cereales/laid/bol que cereales/laid/air.

Comme le fait d'abaisser son energie est quelque chose qu'aime la nature, et bien ... tous tes cereales doivent se retrouver a partir d'un moment collés au bol afin de maximiser leurs interactions avec celui ci !

Voili voila et y'a peut etre et meme surement d'autres phénomènes en cause la question reste ouverte

[Meumeul]

SAlut,

je pense qu'en mettant en commun les reponses precedentes, on a une suite plutot logique : les cereales sont envoyes vers le bord soit par la rotation créée par la cuillere soit par la convection, puis ils sont retenus par les phenomenes de tension de surface : si tu regardes attentivement, tu peux voir que le menisque est deforme, il se crée un 'pont liquide' entre le cereal et le bol, identique a celui qu'on observe dans les chateaux de sable. Si ces ponts liqides peuvent faire tenir un chateau de sable, ils doivent pouvoir retenir une cereal contre le bord d'un bol.

[Coincoin]

Si ces ponts liqides peuvent faire tenir un chateau de sable, ils doivent pouvoir retenir une cereal contre le bord d'un bol.

Bof... Vu la masse d'une céréale, je suis sceptique quant à l'importance de la tension superficielle !

[invite21126052]

[mode HS]
je suis content de voir que je suis pas le seul à pouvoir me poser des questions d'un interêt aussi... euh grand
[mode HS/]

bon pour rester dans l'atmosphère petit déjeuner: j'ai enfin réussi à mettre en défaut la fameuse loi de la confiture murphy-ienne: il suffit de faire des tartines en sandwich, en intercalant de la confiture entre 2 (ou plus, moi j'en prends 4! avec 3 étages de confitures, du coup) tranches de toast! du coup, les forces de chaque coté se compensent, et de façon analogue au chat beurré et tartiné, la tartine reste en suspension dans l'air, et on a même pas besoin de se baisser pour la ramasser (ou on est assez adroit pour pas la lacher, et la manger au dessus de la table... )

[Tofu]

je me demande si ce n'est pas du à un phénomène de surface: une miette de pain flottant à la surface de l'eau est attirée par la paroie du verre même si l'eau n'est pas remuée. C'est surement du au fait que plus la miette est proche de la paroie, moins la surface de l'eau est déformée. L'énergie de surface est minimisée lorsque la surface est la moins déformée possible.
Je vous montre mon schéma:

[invite2ec87a9c]

ca ne serai pas a cause de l'acceleration de coryolis a tout hasard? puisqu'elle est responsable des tourbille lorsqu'on vide un evier je fait ma petite hypotese

[BioBen]

puisqu'elle est responsable des tourbille lorsqu'on vide un evier je fait ma petite hypotese

Non pas encore ca !
Coriolis n'agit pas dans ton lavabo ni dans ta douche ! (ou en tout cas est totalement largement extrèmement négligeable par rapport à l'influence de la moindre microscopique imperfection de ton lavabo).

[Rincevent]

Bof... Vu la masse d'une céréale, je suis sceptique quant à l'importance de la tension superficielle !

il me semble pourtant que c'est ce que j'avais entendu évoquer pour des trucs du genre : une déformation de la surface de l'eau impliquée par l'objet qui flotte crée des "creux qui s'attirent" (ou sont attirés par la déformation du bord). Et ça semble pas si stupide que ça en ce sens où les céréales doivent bien peser sur l'eau pour qu'elle les retienne, non?

[BioBen]

les céréales doivent bien peser sur l'eau pour qu'elle les retienne, non?

Bah ca s'appelle la poussée d'Archimède non ?

[Rincevent]

Bah ca s'appelle la poussée d'Archimède non ?

je me trompe peut-être (j'ai pas de céréales sous la main), mais il me semble qu'ils flottent sans être immergés, ce qui signifierait que ce n'est pas Archimède mais plutôt un truc de surface.

[invite11f2a3ff]

il me semble qu'ils flottent sans être immergés, ce qui signifierait que ce n'est pas Archimède mais plutôt un truc de surface.

Bonjour,

Ce n'est pas un problème, ce doit être que la poussée d'Archimède est supérieure au poids tant que la céréale n'est pas émergée à un certain niveau. (Les bateaux aussi flottent sans être immergés, et pourtant c'est la poussée d'Archimède). Mais il y a sûrement aussi des phénomènes qui entrent en jeu à la surface. Je n'en sais pas plus.

tu peux voir que le menisque est deforme, il se crée un 'pont liquide' entre le cereal et le bol, identique a celui qu'on observe dans les chateaux de sable.

Il me semble bien aussi qu'on observe cet espèce de "pont" et ça me semble bien être dû à la tension superficielle. Justement parce que la céréale a une très petite masse, la force de tension superficielle a une grande influence sur son mouvement (F=ma).

Je pense que ce sont les forces de Newton , l'attraction universelle qui crée ces mouvements. comme il y trés peu de frottement cette force rentre en jeu. C'est la même que celle qui fait tombre la pomme par terre.

Newton n'a rien à voir avec ça. Newton attire la céréale au fond du bol et c'est tout. Si tu penses qu'il l'attire vers les parois, tu peux faire un calcul rapide comme ceci F=G*Mbol*Mcéréale/D² avec G qui est de l'ordre de 10^-11. Tu verras que frottement ou pas cette force n'a absolument aucune influence. De plus si la céréale est au centre du bol alors les forces d'attraction vers les parois dans toutes les directions se compensent.

Voilà
cordialement

[zapman]

Salut

Je voulais poser la meme question (je suis moi aussi dans les cereales) mais je trouvais ca un peu...

Bref je ne réponds pas à la question mais, après avoir regardé une emission ou dans un bouquin... j'ai compris que à la surface d'un liquide les atomes se resserent et forme une envelope plus solide que sous le liquide. Si ca peut aider...

[Romain-des-Bois]

en tous cas je n'étais pas le seul à me poser cette question bizarre ...
et je vois qu'en plus, ce n'est pas si facile d'y répondre !

la marque au "c'est fort en chocolat" va voir exploser ses ventes : tous les participants vont courir en acheter pour faire des expériences !!!

Merci d'essayer de m'apporter une réponse

[invite21126052]

il faudrait voir ce que deviennent les céréales abandonnées à elles-mêmes, je veux dire sans remuer avec la cuillère:
en général, il me semble qu'on plonge la cuillère plutôt au milieu du bol, donc il semblerait logique que les céréales soient repoussées sur le bord, surtout si les premières prises sont au centre.

en plus, décrire des cercles avec la cuillère pour circonscrire les céréales au centre, c'est possible, mais arriver à tourner assez vite pour que les céréales ne s'échappent pas de leur enclos, mais sans pour autant provoquer des déplacements de fluide trop importants qui emporteraient les céréales vers le bord (bah oui, si ils sont au centre, un seul lieu où ils peuvent aller: le bord! ) je dis pas que c'est impossible, mais il me semble que le matin on a d'autres choses à faire que s'amuser à faire ça (cela dit, s'il y en a qui le font, ça ne me dérange absolument pas!!!). Donc les céréales s'échappent, notamment sous l'effet d'une force centrifuge générée par le mouvement de rotation de la cuillère donc du fluide.

sinon, on peut aussi interpréter statistiquement: pour une couronne d'épaisseur donnée, la surface est plus grande sur les bord (enfin, il me semble non?) donc en considérant une géométrie circulaire, et en appliquant une loi de probabilité qui convient, on devrait pouvoir expliquer tout ça (loi uniforme pour la distance au rayon, puis loi en carrée en passant en 2d ?)
à quand l'entropie des céréales..?!

bref, moi je pense a priori que c'est dû à la cuillère, et c'est pour çq ue je propose aux expérimentateurs (j'ai pas de céréales chez moi, et bon je pense que vous connaissez tous l'état des budgets pour la recherche ) d'observer le mouvement de 2 ou 3 céréales posées très délicatement et au hasard sur la surface d'un lait parfaitement calme est dont la température soit en équilibre avec le milieu extérieur (pour éviter tout mouvement de convection)

[Coincoin]

Je pense que c'est un peu plus compliqué qu'une simple force centrifuge. L'explication complète que j'aurais tendance à donner fait appel à des histoires de couches d'Ekman et autres joyeusetés (d'ailleurs quand on remue son thé, les feuilles au fond se rassemblent au centre et pas sur les bords). Mais sinon, je suis d'accord avec le protocole expérimental !
On a deux théories : la théorie hydrodynamique, qui demande une rotation de la cuillère, et la théorie surfacique. Donc première expérience, on met les céréales dans le liquide au repos, et on observe... Deuxième expérience, on met du savon dans le lait (miam ! )

[invite9e05fb01]

Je pense que c'est un peu plus compliqué qu'une simple force centrifuge. L'explication complète que j'aurais tendance à donner fait appel à des histoires de couches d'Ekman et autres joyeusetés (d'ailleurs quand on remue son thé, les feuilles au fond se rassemblent au centre et pas sur les bords). Mais sinon, je suis d'accord avec le protocole expérimental !
On a deux théories : la théorie hydrodynamique, qui demande une rotation de la cuillère, et la théorie surfacique. Donc première expérience, on met les céréales dans le liquide au repos, et on observe... Deuxième expérience, on met du savon dans le lait (miam ! )

Il ya une autre expérience à faire:
prends un seau d'eau, remplis le et places dessus quatre ou cinq bouchons de bouteille. les bouchons vont d'abord coller les uns aux autres et ils vont aller ensemble se coller à la parois.
fais une deuxième expérience en mettant à la surface de l'eau une pincée de sciure de bois. elle va se répandre à la surface de façon homogène. à ce moment là, laisse tomber une goutte d'huile dans ton seau. Elle va s'étendre en repoussant la sciure vers les parois.

Dans le premier cas (les bouchons,) il s'agit d'une manifestation de la force d'attraction universelle. Dans le deuxième cas, d'un phénomène de tension superficielle.

[invite14ea0d5b]

Dans le premier cas (les bouchons,) il s'agit d'une manifestation de la force d'attraction universelle. Dans le deuxième cas, d'un phénomène de tension superficielle.

C'est vraiment la gravitation qui attire les bouchons ? j'y crois pas trop...est-ce que ça marche toujours si on met les bouchons dans de l'eau avec du savon ?

Mais effectivement l'expérience est intéressante et c'est plus commode de mettre du liquide vaisselle dans l'eau plutot que dans ses céréales :P

[Rincevent]

bonjour

ce doit être que la poussée d'Archimède est supérieure au poids tant que la céréale n'est pas émergée à un certain niveau. (Les bateaux aussi flottent sans être immergés, et pourtant c'est la poussée d'Archimède)

par "immergé", je voulais dire "immergé de manière non-négligeable". Car si tu prends un flocon d'avoine ou un pétale de blé, la partie immergée représente rien, l'objet n'ayant quasiment aucun volume. Archimède est négligeable par rapport à la tension.

Mais il y a sûrement aussi des phénomènes qui entrent en jeu à la surface.

bah oui, la tension superficielle.

C'est vraiment la gravitation qui attire les bouchons ?

évidemment que non, comme cela a déjà été dit...

et pour ce qui est du rôle de la tension superficielle, voici un document qui va dans ce sens :

http://www.ulg.ac.be/printsci/2001/physchim.htm

allez voir le truc intitulé physique.pdf

page 4, il est écrit

Cela explique aussi pourquoi de petits objets ont tendance à s'agglutiner aux bords d'un récipient

je dis pas que ce document est La Bible, mais bon...

[BioBen]

C'est vraiment la gravitation qui attire les bouchons ? j'y crois pas trop...est-ce que ça marche toujours si on met les bouchons dans de l'eau avec du savon ?

Ca m'étonnerait fortmement mois aussi étant donnée la valeur de G comparée à la masse d'un bouchon (même de 10 000 bouchons en plomb ) ....

la tension superficielle

Je pense aussi que ca doit venir de là...et tant pis pour mon ami de Syracuse

[Coincoin]

Bon, d'après l'expérience décrite par Sterfil, je sous-estimais l'important de la tension superficielle...
Pour ce qui est de la gravitation, elle est totalement négligeable, y a pas photo ! Par contre ce qui peut "coller" les bouchons, c'est le fait qu'il peut y avoir moins de petites vagues entre les bouchons qu'autour (c'est généralement l'analogie qu'on utilise pour expliquer l'effet Casimir).

[Meumeul]

Moyen convaincu par l'analogie avec Casimir : les bouchons n'imposent pas vraiment de conditions rigides aux vagues (necessaires pour Casimir).

Pour l'attraction par tension de surface, c'est sur que ca marche (sujet de partiel il y a deux semaines).
Rappel pour ceux qui se sont jamais tapé ces calculs : langle entre la surface et le solide est toujours le meme (pour un meme liquide et un meme solide)(le gaz en presence netre aussi en jeu de facon rigoureuse, mais peu). A partir de la, loin de tout objet, la hauteur de l'eau est fixée. La surface prend une certaine courbure a proximite des objets, leur appliquant une force inferieur a P° => l'objet peut etre attiré d'un cote ou d'un autre (il serait d'ailleurs amusant de faire l'experiences avec un bouchon dont la section est un demi disque).

Ensuite, une fois les objets "collés" il est clair qu'ils le restent par des effets de tenson de surface.

[invite11f2a3ff]

par "immergé", je voulais dire "immergé de manière non-négligeable". Car si tu prends un flocon d'avoine ou un pétale de blé, la partie immergée représente rien, l'objet n'ayant quasiment aucun volume. Archimède est négligeable par rapport à la tension.

Je pensais bien que j'avais mal compris quelque chose. Donc on est d'accord

@+

[Romain-des-Bois]

Bonjour à tous !

j'ai testé ce matin :
j'ai mis un seul céréale dans le bol en essayant qu'il tombe le plus possible au centre. et il est resté au centre ...
ensuite j'ai remplis la surface du bol (seulement la surface, il n'y avait pas d'empilement de céréales) et les céréales s'agglutinent les uns aux autres mais pas forcément sur le bord : il y avait une partie du bord de mon bol sans céréales autour.
j'ai mangé une partie des céréales pour qu'ils n'occupent que la moitié de la surface du bol. ils cherchent à s'agglutiner et se rassemblent donc au bord.
Donc je pense qu'en premier ils s'agglutinent et cet "agglutinement" les conduit à se rassembler au bord.

[invite14ea0d5b]

Donc je pense qu'en premier ils s'agglutinent et cet "agglutinement" les conduit à se rassembler au bord.

Mmh, je pense pas...

L'agglutinement et le "collage" au bord est sûrement dû au même phénomène [j'imagine tension de surface + capillarité]. Mais si tu mets une céréale au centre, rien ne va l'attirer vers le bord : ce n'est qu'une fois collé au bord qu'elle va y rester L'agglutinement augmente juste la chance qu'une céréale rencontre le bord et colle tout l'agglutinement avec.

(comme Meumeul le disait en fait )

[Tofu]

L'agglutinement augmente juste la chance qu'une céréale rencontre le bord et colle tout l'agglutinement avec.

Mais bon si on regarde bien dans un bol il y a beaucoup de trajectoires qui rencontrent le bord, donc il suffit de remuer un peut pour que les céréales finissent par le rencontrer.