[PM01] la photo-mystère en physique

[invite8c514936]

Bonjour,

Ceux qui suivent les autres rubriques du forum doivent partager le sentiment que les physiciens sont en retard sur leur temps : nous n'avons pas de fossile-mystère, d'objet-mystère ou de molécule-mystère !!!

Alors voilà hop, c'est parti pour la photo-mystère en physique !! Le principe est simple, il s'agit de trouver ce que représente la photo jointe, et d'expliquer son intérêt pour la physique...

Petite règle de bonne conduite : si vous connaissez la photo et si vous savez exactement ce que c'est, ne donnez pas la solution tout de suite, pour laisser aux autres le plaisir de chercher...
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[inviteba01f777]

Hum... Une plante aquatique avec une bulle d'air mais ca me parait un peu simple !

[invited17b9f24]

Une plante avec une goutte d'eau et à l'intérieur une bulle d'air . L'intérêt pour la physique ne concernerai t'il pas la stabilité de la bulle d'air dans la goutte

[invite8c514936]

Bon, le point de départ est en effet assez simple, c'est une bulle et une plante...

La plante n'est pas aquatique, et il s'agit bien d'une bulle d'eau avec une bulle d'air à l'intérieur... Mais alors question : comment se fait-il que la bulle d'air reste dans la bulle d'eau ? On s'attendrait à ce que celle-ci migre vers le haut, non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invité576543]

Bonjour,

Si les trois taches noires sont les ombres de la bulle d'air, en supposant que l'éclairage soit fait avec trois flashes, et comme la photo semble prise par dessus, la bulle d'air est en haut. La question est alors pourquoi elle ne perce pas, non?

Proposition: de par la tension superficielle, la bulle d'eau cherche à minimiser sa surface avec l'air. Le min est bien la bulle d'air dehors, mais la bulle d'air à l'intérieur est un minima local: les formes intermédiaires (bulle partiellement sorties) proches sont de surface plus grande. En d'autres termes, la tension superficielle présente une petite barrière de potentiel, qui ne sera franchie que par l'intervention d'une perturbation extérieure.

Cordialement,

[invitef19ec2b8]

Juste un Bravo à Deep Turtle pour cette section
par contre j'aurai du mal à participer ^^;;;
Le pourquoi du comment de la bulle qui reste au millieu... je laisse ça au connaisseur

m'enfin comme je laisse un message ici, autant tenter ma chance : La bulle tient par une legère "aspiration" de la plante ?
maintenant me demandez pas pourquoi elle ferai ça... faut bien qu'elle s'occupe la pauvre

[invite0bbfd30c]

Mais alors question : comment se fait-il que la bulle d'air reste dans la bulle d'eau ?

Même quand on a deviné le "truc" (photo prise par Nikolai B. en 2003!), la question n'est pas simple... à vrai dire je ne vois pas pourquoi le centre de la bulle d'eau serait une position stable pour la bulle d'air, comme ça a l'air d'être le cas. Pourquoi y aurait-il un gradient radial de pression dans la bulle? (pression minimale au centre) J'ai beau chercher je ne vois pas d'explication satisfaisante.

[invite8c514936]

Si les trois taches noires sont les ombres de la bulle d'air, en supposant que l'éclairage soit fait avec trois flashes, et comme la photo semble prise par dessus, la bulle d'air est en haut. La question est alors pourquoi elle ne perce pas, non?

C'est vrai que la position de la bulle d'air peut être ambigue du fait de la perspective. Ici, elle se trouve bien au centre de la bulle d'eau...

Même quand on a deviné le "truc" (photo prise par Nikolai B. en 2003!), la question n'est pas simple (...) J'ai beau chercher je ne vois pas d'explication satisfaisante.

En effet, et je n'ai pas d'explication non plus pour le moment !

[invitea29d1598]

comment se fait-il que la bulle d'air reste dans la bulle d'eau ? On s'attendrait à ce que celle-ci migre vers le haut, non ?

c'est une expérience faite en apesanteur dans la station spatiale

[inviteb836950d]

Si la bulle d'air ne monte pas c'est que le système est en apesanteur ... je ne vois pas d'autre solution.

[zoup1]

Bonjour,

Si les trois taches noires sont les ombres de la bulle d'air, en supposant que l'éclairage soit fait avec trois flashes, et comme la photo semble prise par dessus, la bulle d'air est en haut. La question est alors pourquoi elle ne perce pas, non?

Proposition: de par la tension superficielle, la bulle d'eau cherche à minimiser sa surface avec l'air. Le min est bien la bulle d'air dehors, mais la bulle d'air à l'intérieur est un minima local: les formes intermédiaires (bulle partiellement sorties) proches sont de surface plus grande. En d'autres termes, la tension superficielle présente une petite barrière de potentiel, qui ne sera franchie que par l'intervention d'une perturbation extérieure.

Cordialement,

Il ne m'apparait pas aussi clair qu'à toi que la photo est prise par dessus. SI c'est effectivement le cas alors cela lève une partie du mystère.
Un peu de tensio-actif dans le liquide en question aiderait à la stabilisation de la bulle d'air dans le liquide..

[edit] Bon évidemment, il y a eu plein de message dans le temps qu'il m'a fallu pour faire le mien du coup si la photo est bien prise avec un champ de pesanteur du haut vers le bas de l'image, mon intervention n'a aucun sens...

[invite0bbfd30c]

J'ai trouvé une autre photo où la bulle n'est pas au centre... donc cette position particulière était vraisemblablement un simple hasard, ce qui me semble logique (puisque la pression à l'intérieur de la bulle en apesanteur doit être homogène).

[invitea29d1598]

Même quand on a deviné le "truc" (photo prise par Nikolai B. en 2003!),

j'avais pas lu ça

ma blague est têt pas si hc que ça

c'est pas des histoires de dipôles électriques et d'hydrophobie ? enfin, je dis ça, mais perso je connais rien à tout ça: j'ai toujours classé ce genre de trucs en chimie et fait l'impasse dessus

[invité576543]

Bon, c'est dans l'ISS...

Pour expliquer ce qu'elle fait là, ça risque de rejoindre le (long) fil sur le sablier dans l'eau! J'explique: la bulle d'air a une inertie de l'ordre de la moitié de la masse d'eau de même volume. En l'absence de force importante, elle n'a pas de raison de se balader rapidement! Pas plus qu'une bulle d'eau de volume moitié dans l'air.

La question est alors comment elle a pu se créer pour commencer. Ensuite, il suffit de peu de chose pour qu'elle se balade lentement dans la bulle d'eau, et il n'y a qu'à prendre la photo au bon moment.

Cordialement,

Note: Evidemment, la poussée d'Archimède est nulle en impesanteur, cette poussée n'étant qu'une manifestation particulière de la pesanteur...

[zoup1]

photo prise par Nikolai B. en 2003!

Bon effectivement, google lève le mystère sur cette photo avec cette information de Chip...

[invite0bbfd30c]

D'autres photos ici :

http://www.scipoc.msfc.nasa.gov/photosexped6.html
http://spaceflight.nasa.gov/gallery/...006e44985.html
et celle de deep ou à peu près : http://science.nasa.gov/ppod/y2003/2...reenbubble.htm

[curieuxdenature]

Bonjour,
je n'aurais pas pensé à l'apesanteur, mais à un morceau de matériau quelconque lié à la bulle d'air qui serait en équilibre comme on le voit dans les thermomètres décoratifs sous formes de tubes et garnis de boules emplies de solutions colorées.
Et j'aurais eu faux.

[invite8c514936]

Ceci dit c'était une explication astucieuse, curieuxdenature !

[invitefc60305c]

Une autre photo !!!

[invite8c514936]

OK mais dans un autre fil, histoire de pouvoir continuer la discussion sur celle-ci au cas où...

[invite7ce6aa19]

Je me lance dans des explications.
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Je suppose bien qu'il s'agit d'une bulle d'air dans une goutte d'eau.
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Dans ce cas le fait que la bulle d'eau soit au centre signifie:
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1 le rayon de la bulle d'air est suffisant pour remplir les conditions de stabilité thermodynamique usuelle (voir les conditions de nucléation en général).
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2- La condition de stabilité en position centrale signifie que l'interaction entre la bulle d'air et les parois limites extérieures de la bulle d'eau est répulsive. Une conséquence est que la taille de la bulle d'eau soit très petite (quelques fois le diametre de la bulle d'air)
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Dit autrement il faut calculer l'énergie totale (plus généralement le bon potentiel thermodynamique) de toutes les parties du système et étudier la variation en fonction de la position de la bulle d'eau. On doit trouver que le système est stable en position centrale.
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3- Quel est le role de la pesanteur?
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Dans le système décrit ci-dessus on a un système lié cad qui se comporte comme un tout. Dans ce cas la pesanteur ne peut pas déplacer la bulle d'air dans la goutte d'eau.
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4- Que se passe-t-il si on grossi la bulle d'eau?
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Dans ce cas pour un diamètre critique de la goutte d'eau la force répulsive va s'annuler. On alors découplage de la bulle d'air et celle-ci va monter dans le haut de la goutte pour minimiser l'énergie potentiel total relativement au champ de pesanteur.
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5- Remarque sur le calcul de l'énergie totale.
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Pour résoudre le problème:
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Il faut tester les ordres de grandeurs des énergies.
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Il ne faut pas oublier que le potentiel chimique généralisé du gaz doit être constant dans toute la bulle d'air. Dans ce cas dans le calcul de l'énergie totale il faut laisser libre la répartition du gaz entre ce qu'il y a dans la bulle et ce qui est dissous dans l'eau.
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[invite8c514936]

Pour désamorcer une looooongue ( ) discussion sur le rôle de la pesanteur, la photo a été prise dans l'ISS, en apesanteur...

[invite7ce6aa19]

Pour désamorcer une looooongue ( ) discussion sur le rôle de la pesanteur, la photo a été prise dans l'ISS, en apesanteur...

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Si tu as bien suivi mon raisonnement la pesanteur ne me pose aucun problème. par contre d'un point de vue expérimental l'avantage est de ne pas mettre des contraintes extérieures sur la bulle d'eau. A en croire la photo il suffit d'un léger mécanisme d'adhédsion au support (la speudo plante aquatique).
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J'attends des réactions a ma prose?

[invite0bbfd30c]

2- La condition de stabilité en position centrale signifie que l'interaction entre la bulle d'air et les parois limites extérieures de la bulle d'eau est répulsive

Rien ne dit que la position centrale est une position d'équilibre... le fait que sur cette photo la bulle d'air (ou d'oxygène) soit au centre est à mon avis fortuit (voir les autres photos dans les liens donnés au-dessus).

[invite7ce6aa19]

Rien ne dit que la position centrale est une position d'équilibre... le fait que sur cette photo la bulle d'air (ou d'oxygène) soit au centre est à mon avis fortuit (voir les autres photos dans les liens donnés au-dessus).

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Merci de ta remarque.
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Il est des fois bien difficile de résoudre un problème bien posé. Là en plus il faut deviner le problème!
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Il faudrait que Deep-Turtle nous dise que quoi il s'agit afin de réfléchir à la physique.
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Pour ma part j'aimerais connaitre: 1- les dimensions géométriques 2- S'il s'agit de quelquechose de statique.
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Si éventuellement la bulle d'air bouge très lentement mon explication pourrais tenir la route si on se trouve à la limite de la transition de découplage.
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Un truc plus folklo qui dérive du modèle est suposé que le système se pose dans un état de criticalité auto-organisée à la Per Bak.(je n'y croit pas).

[invite8c514936]

Alors pour la photo que j'ai postée, il s'agit en effet d'une goutte d'air incluse dans une goutte d'eau elle-même en adhérence sur une feuille végétale, le tout dans l'ISS. Le lien est donné dans un des messages plus haut. Je ne connaissais que celle-ci, mais je crois volontiers chip quand il dit qu'il existe des photos similaires avec la bulle d'air en position non centrale !

Sinon oui c'est statique d'après la légende du lien où cette photo a été prise, et pour les dimensions géométriques je dirais qq mm à vue de nez (je ne pense pas qu'ils aient monté des bananiers dans l'ISS ).

[invite7ce6aa19]

Alors pour la photo que j'ai postée, il s'agit en effet d'une goutte d'air incluse dans une goutte d'eau elle-même en adhérence sur une feuille végétale, le tout dans l'ISS. Le lien est donné dans un des messages plus haut. Je ne connaissais que celle-ci, mais je crois volontiers chip quand il dit qu'il existe des photos similaires avec la bulle d'air en position non centrale !

Sinon oui c'est statique d'après la légende du lien où cette photo a été prise, et pour les dimensions géométriques je dirais qq mm à vue de nez (je ne pense pas qu'ils aient monté des bananiers dans l'ISS ).

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Bon le problème se précise. Si la bulle n'est pas forcément au milieu, il faut considérer que le potentiel effectif entre la bulle de gaz et la paroi interne de la goutte est un potentiel répulsif à courte portée. Dans ce cas le problème ma parait plus simple.
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La formation d'une bulle de gaz dans de l'eau est énergétiquement favorable (voir phénomène de nucléation des bulles de CO2 dans le champagne). On a une compétition entre énergie libre de surface et energie de volume.
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Par contre du point de vue de l'eau la formation de la bulle de gaz augmente la surface de l'eau il y a alors un terme défavorable proportionnel a la surface.
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La surface de l'interface bulle de gaz-goutte d'eau est alors la seule variable. il existe donc une valeur unique pour le rayon de la bulle et ce rayon est stable. Ce rayon devrait plus petit que celui d'une bulle de gaz dans un grand récipient d'eau.
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[curieuxdenature]

Ceci dit c'était une explication astucieuse, curieuxdenature !

Merci Deep,
en principe je n'aime pas faire compliqué quand on peut faire simple. Le coup de l'apesanteur est super.

[Tawahi-Kiwi]

Salut,
Quelqu'un a une idée de ce que ça donnerait de l'eau pétillante en apesanteur ?
Des bulles vers l'éxtérieur, vers l'intérieur ?!!, un peu partout ou bien l'eau ne reste pas en 'sphère'

[inviteba0a4d6e]

Salut,
Quelqu'un a une idée de ce que ça donnerait de l'eau pétillante en apesanteur ?
Des bulles vers l'éxtérieur, vers l'intérieur ?!!, un peu partout ou bien l'eau ne reste pas en 'sphère'

Salut

Déjà en sphère oui (c'est un liquide quand même)... Et je pense que le gaz dissout ira petit à petit vers l'extérieur, dans toutes les directions...