Bonjour à tous !
Tout à l'heure je me suis posé une question que je ne m'était jamais posé tant le phénomène a l'air simple et intuitif: pourquoi les particules fines dans l'air (poussière, sprays, aerosols) ne tombent naturellement pas au sol ? Ou plutôt pourquoi tombent-t-elles si lentement ? Et j'ai été surpris de ne pas trouver de réponse évidente à cette question.
Tout physicien étant allé en terminale S sait que les corps tombent tous à la même vitesse independemment de leur masse. Il y a donc une force quI tire les particules vers le haut. Dans cette expérience, j'imagine une suspensions de particules légères dans une boîte (pas de vent ou de recirculation d'air) qui tombe. Intuitivement on voudrait dire que les particules les plus fines et donc plus légères vont tomber plus lentement, et ça a l'air d'être le cas (peut être me trompe-je). Dans tous les cas, les particules tomberont plus lentement qu'une boule en acier centimètrique.
Quelle est cette force ? Pas la poussée d'archimede car celle ci dépend du volume et devrait donc etre tres faible pour des particules très fines. Est-ce du à la viscosité de l'air ? Nombre de reynolds faible donc forces visqueuses importantes, malgré que l'air ait une viscosité faible et que la friction autour d'une sphère (loi de stokes) diminue si on diminue le volume. Est ce due à des gradients de pression dans l'air ?
Une autre question que j'avais à propos de la chute libre. On voit bien que une feuille de papier tombe plus lentement qu'une bille. Cela est dû aux frottements de l'air car la feuille à une grande résistance due à sa surface. Pourtant, une feuille de la même taille en plastique ou en métal tombera plus vite, même si elle reste parfaitement horizontale pendant la chute. Qu'est ce qui explique que pour une même géométrie, on puisse avoir des vitesses de chute différentes ?
Comme quoi une simple chute libre est plus complexe qu'il n'y paraît.
Merci d'avance
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