À boire et à manger : L'effet tire-bouchon
À boire et à manger : L’effet tire-bouchon
Quand on coupe un coin d’une brique de lait et que l’on verse, le lait prend une forme spiralée.
Comment se fait-il que le liquide prenne spontanément cette forme ?
J’ai remarqué que plus l’ouverture est petite, plus le lait fait de spirales.
L’effet tire-bouchon que vous observez n’est que la partie inférieure du tourbillon qui occupe l’intérieur de la brique de lait. La force en action est la force de Coriolis, qui est responsable de tous les mouvements spirales que vous pouvez observer dans la nature. Une bouteille renversée donne le même effet, mais il est moins évident à cause de la forme de I ouverture.
Quand le lait passe l’ouverture, sa vitesse augmente. Cela accroît la force de Coriolis, qui est proportionnelle à la vitesse des objets sur lesquels elle s’applique et à leur distance à l’axe de rotation. Cela donne donc une forme en spirale.
La spirale formée par le lait dépend de la forme de l’ouverture ( cela marche mieux si elle est fine et allongée), de la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur du récipient et de la tension de surface du lait, mais pas du tout de la force de Coriolis .
La force de Coriolis existe bel et bien. A cause de la rotation île la Terre, tout fluide est soumis à une accélération (dite île Coriolis, du nom du physicien français Gaspard Coriolis,1792-1843) perpendiculaire à sa vitesse. Dans l’hémisphère Nord, l’accélération de Coriolis fait tourner les dépressions et les cyclones en sens inverse des aiguilles d’une montre. Dans l’hémisphère Sud, c’est l’inverse.
Cet effet météorologique à grande échelle a mené à la rumeur selon laquelle les baignoires se vident dans le sens des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère Sud, dans le sens inverse dans l’hémisphère Nord, et tout droit, sans que l’eau tourne du tout, à l’équateur. En réalité, la force de Coriolis est bien trop faible pour avoir le moindre effet sur les baignoires et les briques de lait.
Pour l’observer dans un récipient, il faut prendre mille précautions (récipient à faible frottement et symétrique, contrôle des courants thermiques) et surtout laisser reposer l’eau pendant an moins une journée, afin que tout mouvement résiduel de l’eau disparaisse.
C’est l’«effet patineur» qui est à l’œuvre. La moindre impulsion donnée à la brique met le lait en mouvement. Quand le lait sort par le trou, son moment cinétique de rotation est conservé et, comme il passe par un espace plus petit, sa vitesse de rotation augmente, comme ces patineurs qui rapprochent les bras de leur corps. C’est pour la même raison que l’effet est d’autant plus spectaculaire que le trou est petit.