Comment propulser un bateau avec du savon ?
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La tension superficielle est une force s'exerçant sur un liquide qui l'incite à diminuer sa surface de contact avec l'air. Il s'agit d'une force de contact assimilable à une force de pression.
L'eau possède donc une tension superficielle.
Lorsque le bateau est déposé sans savon, la tension superficielle de l'eau s'applique de manière équivalente sur tout les côtés de la pièce de papier, la résultante des forces engendrées est alors nulle et le système est en équilibre. Toutefois, le savon possède également une tension superficielle, et celle-ci est orientée dans la direction opposée à celle de l'eau.
À l'interface eau/savon, la résultante totale change, et le système doit trouver un nouvel état d'équilibre.
Le principe fondamental de la dynamique nous dit que la somme des forces est proportionnelle à la masse multipliée par l'accélération. Ceci explique donc la propulsion de notre bateau de papier.
Il faut alors changer l'eau du réservoir pour pouvoir recommencer l'expérience, car la tension superficielle de l'eau est devenue trop faible en raison de l'action du savon.
Imaginons un petit volume d'huile V en suspension dans l'eau. Les molécules "mal à l'aise" sont celles qui se trouvent à l'interface. Plus l'interface est grande, plus le système est mal à l'aise, plus l'énergie chimique est grande. Si on casse la gouttelette d'huile en deux, on crée de la surface. Donc si les deux gouttelettes se rencontrent, elles vont avoir tendance à fusionner pour minimiser la tension superficielle.
La tension superficielle est une force non négligeable puisqu'elle permet à certains insectes, comme les "araignées d'eau", de marcher sur l'eau.
C'est également la tension superficielle qui permet l'ascension de la sève des arbres par capillarité. Voir loi de Jurin sur Wikipedia.
C'est encore la tension superficielle qui retient la dernière goutte lorsque l'on verse un liquide d'un récipient. Voir loi de Tate sur Wikipédia.
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