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Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?



  1. #1
    rapasite

    Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    (Sans les faire glissées)

    Voilà , a mon avis la force (sur terre a pression atmosphérique) pour séparer deux plaques humides provient du vide crée entre ces dernières isolé de l'atmosphère par le (film) liquide. Cela étant dis les Forces de van der Waals joue surement un rôle aussi...

    Quel est l'effet le plus notable?

    ps: je suis parfaitement conscient que dans le vide l'eau s'évapore mais c'est juste la théorie qui m’intéresse.


    Une toute bonne soirée et merci d'avance.

    -----

    L'aigle ne chasse pas les mouches.

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  3. #2
    Jaunin

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Bonjour, Rapasite,
    Il y avais déjà une discussion un peu semblable sur l'adhérence des cales étalons.
    Je n'ai pas réussi à la retrouver.
    Cordialement.
    Jaunin__

  4. #3
    VirGuke

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Pitié pour l'orthographe, un minimum...

    Citation Envoyé par rapasite Voir le message
    (Sans les faire glisser)

    Voilà , à mon avis la force (sur terre à pression atmosphérique) pour séparer deux plaques humides provient du vide créé entre ces dernières isolées de l'atmosphère par le (film) liquide. Cela étant dit les Forces de van der Waals jouent sûrement un rôle aussi...

    Quel est l'effet le plus notable?

    ps: je suis parfaitement conscient que dans le vide l'eau s'évapore mais c'est juste la théorie qui m’intéresse.


    Une toute bonne soirée et merci d'avance.

    La force qu'il faut pour séparer deux plaques humides vient de la tension de surface de l'eau donc des forces d'interaction entre les molécules d'eau.

    On la calcule en utilisant la formule de Laplace pour évaluer le déficit de pression dans l'eau en considérant que le rayon de courbure au bord est approximativement égal à la moitié de la hauteur séparant les deux plaques.
    L'eau est à une pression inférieure à la pression atmosphérique mais il n'y a pas de vide quand même.

  5. #4
    LPFR

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Bonjour.
    Effectivement, avec de l'eau, la tension superficielle joue un rôle, mais aussi la viscosité de l'eau.
    Il y a l'augmentation de la surface du ménisque. Mais cette force n'explique pas l'énorme force nécessaire pour séparer les plaques bien "plaquées".
    Pour écarter les plaques, il faut que la couche d'eau glisse vers le centre entre els deux plaques. Et là, c'est la viscosité qui limite la vitesse.

    On peut faire la manip avec deux plaques de verre sèches. Il faut du verre optique ou du moins des glaces ou du verre flotté.
    J'ai fait la manip avec deux morceaux de verre flotté. On s'aperçoit qu'à mesure que l'on appuie sur les plaques, il devient de plus en plus difficile de les faire glisser l'une contre l'autre. C'est la viscosité de l'air qui ralentit le processus de placage. À force d'insister (appuyer et bouger) on arrive à voir les franges d'interférence. Cette fois on est au dessous du micron. Les plaques restent collées (mais je ne sais pas pour combien de temps). Mais on est très loin de Van der Waals.

    J'ai bien entendu parler des cales étalons qui se collent. Mais je n'ai jamais été convaincu que ce soient les forces de Van der Waals. D'autant plus que les cales sont probablement recouvertes d'une couche de lubrifiant. Avec la manip de plaques de verre (où on peut constater l'écartement) on s'aperçoit que rapprocher des plaques est une manip qui demande beaucoup de temps.
    Je suis convaincu que c'est une des plusieurs idées reçues que les physiciens se transmettent de prof en élève.
    Au revoir.

  6. #5
    VirGuke

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    On peut faire la manip avec deux plaques de verre sèches. Il faut du verre optique ou du moins des glaces ou du verre flotté.
    J'ai fait la manip avec deux morceaux de verre flotté. On s'aperçoit qu'à mesure que l'on appuie sur les plaques, il devient de plus en plus difficile de les faire glisser l'une contre l'autre. C'est la viscosité de l'air qui ralentit le processus de placage. À force d'insister (appuyer et bouger) on arrive à voir les franges d'interférence. Cette fois on est au dessous du micron. Les plaques restent collées (mais je ne sais pas pour combien de temps). Mais on est très loin de Van der Waals.
    C'est marrant ça, j'avais jamais fait attention aux franges d'interférences.

    Par contre avec de l'air y'a que de la viscosité, pas de tension superficielle, c'est pas le même problème qu'avec de l'eau.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    LPFR

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Re.
    Oui. Bien sur. Ce n'est pas le même problème. Mais avec l'air on voit des choses qui sont cachées par la tension superficielle et la viscosité de l'eau.

    Pour répondre à la question de départ. Il faut calculer le volume de l'eau qui a la forme d'un cylindre auquel on aurait enlevé, sur le bord, la moitié interne d'un tore.
    Quand on sépare les plaques, ce volume reste le même. Ce qui change est le rayon de courbure du "demi-tore". Il faut donc calculer, à volume constant, de combien augmente la surface libre de l'eau.
    Le fait que l'eau ait une pression de vapeur n'est pas un problème. Il suffit de la remplacer par de l'huile.

    Et bien sur, ce que je pense être une idée reçue n'est pas l'adhésion des cales étalon. Mais la raison donnée un peu partout l'attribuant aux forces de Van der Waals.
    A+

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  10. #7
    VirGuke

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Mais qu'est-ce que les gens appellent forces de Van der Waals dans ce cas? Celles entre les parois solides ou avec le liquide?


    Pour le calcul c'est pas la peine de s'embêter à faire des calculs de surface, sur le bord on peut évaluer le rayon de courbure moyen de la surface pour un liquide mouillant en négligeant le grand rayon à C = 1/h et donc

    soit


    C'est pour ça qu'en théorie, si la couche de liquide est fine la force peut vraiment devenir non négligeable.

  11. #8
    LPFR

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Re.
    Avec le liquide ce sont bien des forces de Van der Waals. Mais avec le solide, il faudrait que la distance soit de l'ordre de grandeur d'un atome. Et cela, pas pour quelques points de contact, mais pour des surfaces non microscopiques.
    Je veux bien que les cales étalon soient plates. Mais la planéité est loin d'être au niveau atomique.

    Je suis d'accord avec votre façon de calculer la force. C'est plus court. Mais le rayon doit être h/2. Non ?
    A+

  12. #9
    VirGuke

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Aaah dans ce cas là oui c'est un peu suspect ^^

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Mais le rayon doit être h/2. Non ?
    Oui, oui!
    En fait j'hésitais sur la courbure totale entre la moyenne et la somme des deux rayons principaux. J'avais le souvenir d'un 2 donc je suis parti sur la moyenne sauf que manque de chance après vérification le 2 c'est justement dans la formule pour une bulle et la somme des deux courbures...

    Bref vous avez raison, finalement F = 2 S gamma / h

  13. #10
    rapasite

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Tout d'abord merci pour vos lumières qui vont bien plus loin que mes réflexions!

    Je récapitule pour voir si j'ai compris:

    La force nécessaire est : et cette force provient du déplacement du liquide vers le centre des plaques. (écoulement visqueux??)

    Donc si on trouve un matériau rigide style gore-tex (qui laisse passer l'air mais pas l'eau) on aura la même force avec évidemment les même conditions (proximité des plaques,volume d'eau, façons d’être lisse,surface etc...)

    Et si on troue les plaques a plusieurs endroits, il sera toujours possible de les coller même si les forces en jeux ne seront pas les mêmes? (difficile d'avoir le même cylindre d'eau ...)

    Ps:Excusez pour l'orthographe c'est un problème pour moi...
    L'aigle ne chasse pas les mouches.

  14. #11
    LPFR

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Bonjour.
    Non la force provient de la forme du ménisque qui crée une dépression côté eau.
    C'est une force statique et ne tient pas compte de la viscosité.
    Il ne faut pas oublier que la formule comporte une approximation largement justifiée si la distance entre les plaques est petite comparée aux dimensions du "disque" d'eau.
    Et cette formule n'est valable que pour des liquides qui mouillent le verre. Si vous utilisez des plastiques ou des matériaux où l'angle de contact n'est pas zéro, la formule n'est pas la bonne. Il faut l'adapter en tenant compte de l'angle de contact. Et la dépression peut se transformer en surpression.

    Les trous ne changent (presque) pas la formule. Même si le ménisque risque de "s'accrocher" aux trous.
    Au revoir.

  15. #12
    rapasite

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Bonjour.

    Cool, merci je pense avoir tous compris du coup .

    Voilà, j'ai trouver cette image pour les gens qui tomberais sur le fil, c'est toujours plus parlant.

    images.jpg


    la force pour séparer les plaques vient du fait que le ménisque (courbe) du liquide visible sur les bords (image B) dois se rejoindre pour pouvoir séparer les plaques et la tension superficielle s'oppose a cette déformation progressive.

    A plus
    Dernière modification par rapasite ; 10/03/2014 à 22h50.
    L'aigle ne chasse pas les mouches.

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  17. #13
    LPFR

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Bonjour.
    Et c'est maintenant, au 12ème message, qu'il vous vient à l'esprit de donner la situation exacte.
    C'est à vous dégouter de répondre aux questions dans ce forum !

    La situation est complètement différente de celle que vous avez présentée: c'est en dynamique (25 ms), et si le ménisque est visible à l'extérieur, alors son rayon n'est pas h/2 et la formule ne s'applique pas.

    Bref on peut oublier toutes les explications inutiles que l'on vous a données.

    Je suis écœuré. J'arrête.
    Au revoir.

  18. #14
    rapasite

    Re : Force nécessaire pour séparer deux plaques lisses mouillées dans le vide?

    Bonjour LPFR et les autres,

    désolé pour le malentendu mais la situation est bien celle du début du post, l'image que j'ai ajouter a mon dernier post n'est la que pour illustrer le ménisque (un terme qui m'était inconnu), c'est une image qui parle juste du caractère hydrophile de l'eau trouvée en 2 secondes sur google, d’ailleurs elle représente juste un objet mis en contact avec la surface de l'eau et puis soulever.

    Je trouvais que cela illustrai bien le comportement de l'eau et pouvais aider a la compréhension des messages précédents.

    Je voudrais encore te remercier et j'ajoute que ma question n'était qu'une curiosité théorique comme annoncé a la fin de mon tous premier post.

    Bonne soirée
    Dernière modification par rapasite ; 11/03/2014 à 16h57.
    L'aigle ne chasse pas les mouches.

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