Même si les physiciens utilisent de grandes expériences coûteuses pour découvrir d'énormes ondes gravitationnelles et de minuscules hadrons, ils peuvent toujours répondre à des questions sur le bien banal. Par exemple - Pourquoi les gouttelettes de lait froid rebondissent-elles à la surface du café chaud avant de couler? Pourquoi les sphères d'adolescent de l'eau glissent-elles sur la surface d'une piscine sous la pluie?
Une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a pour la première fois observé et décrit les forces qui provoquent la lévitation des gouttes de liquide au-dessus de la surface des grands réservoirs.
Voilà comment cela fonctionne.
Lorsqu'une goutte de pluie s'écrase à la surface d'une flaque d'eau, les chercheurs ont découvert que les moteurs bimoteurs se déclenchent. La collision fait tourner de minuscules courants à l'intérieur de la gouttelette ainsi qu'en dessous de la surface de la flaque d'eau. Si vous pouviez regarder dans la gouttelette, vous verriez de l'eau se précipiter vers le bas le long des bords à l'intérieur de la goutte puis remonter vers le centre, selon la nouvelle recherche.
Ce mouvement de rotation à l'intérieur de la gouttelette, invisible dans la plupart des circonstances, crée suffisamment de force pour tirer sur l'air entourant la gouttelette. L'air se forme en un mince flux de vent rapide qui coule sous la goutte, le tenant à une largeur de cheveux au-dessus de la surface, selon les nouvelles découvertes.
Les chercheurs ont cependant découvert que ces moteurs - à l'intérieur de la gouttelette et sous la surface du liquide - ne tournent pas d'eux-mêmes. Les différences de chaleur entre une goutte et le liquide qu'elle impacte entraînent la rotation et la lévitation. Une fois que la goutte de pluie se réchauffe ou se refroidit à la température de la flaque d'eau - un processus accéléré par ces moteurs en rotation qui peuvent durer de quelques millisecondes à quelques secondes - elle se brisera à travers son tapis magique d'air et disparaîtra dans la flaque d'eau, a montré l'étude.
Les chercheurs du MIT ont découvert comment calculer la différence minimale de chaleur pour que la lévitation se produise dans un liquide donné. Si la différence est supérieure à ce minimum, ont-ils constaté, la gouttelette lévite plus longtemps. Plus court, et la goutte ne lévitera pas du tout.
Grâce à des configurations expérimentales intelligentes et à l'aide de caméras à haute vitesse, les chercheurs ont pu faire de belles vidéos des moteurs de lévitation en action. Les scientifiques ont mélangé des flocons brillants de dioxyde de titane dans de l'huile, puis ont épinglé une goutte de cette huile contre la surface d'une plus grande piscine avec une seringue. Ils ont rétro-éclairé la goutte avec une LED lumineuse et le dioxyde de titane s'est allumé en tourbillonnant dans les courants de barattage, en suivant le chemin des moteurs.
Les auteurs ont publié un article décrivant la découverte le 8 novembre dans le Journal of Fluid Mechanics.
