Africa-Press – Mali. En tant qu’humain, puis-je marcher sur l’eau sans couler ?”, nous demande Cyril Hyeres sur notre page Facebook. C’est notre question de la semaine. Merci à toutes et à tous pour votre participation.
Marcher sur l’eau, c’est facile pour certains insectes
Si la rosée se condense en gouttes sphériques sur les feuilles d’un arbre et que des insectes comme le gerris – ou punaise d’eau – peuvent marcher sur un étang, c’est parce que l’eau possède une sorte de “peau”.
À l’interface entre l’air et le liquide, les molécules d’eau auront en effet moitié moins de voisines avec lesquelles interagir. Elles seront plus fortement attirées vers l’intérieur du fluide et sur le plan horizontal, créant une force de tension à sa surface. En raison des liaisons hydrogène, cette “tension superficielle” de l’eau atteint 72,8 millinewtons par mètre à température ambiante. “Une valeur bien plus importante que la plupart des autres liquides. Seul le mercure fait mieux “, précise Damien Laage.
En 2017, les chercheurs de l’institut Lumière matière (Université Claude-Bernard Lyon 1/CNRS) ont mesuré la force de traction jusqu’à laquelle l’eau pouvait être étirée tel un élastique. Grâce à des lasers et en étudiant des gouttes de 5 millionièmes de mètre, ils ont établi que “cette force était 1400 fois plus importante que la pression atmosphérique “, s’ébahit Frédéric Caupin. Au-delà, l’eau perd sa cohésion… et craque littéralement avant de reformer une bulle.
Marcher sur l’eau : pour l’humain, c’est possible… avec de la maïzena !
Expérience de physique amusante : versez de la maïzena dans un bol et ajoutez de l’eau tiède jusqu’à obtenir un mélange fluide et homogène. Maintenant, amusez-vous : si vous enfoncez un doigt doucement dans la préparation, il y pénètre facilement. En revanche, si vous tapez dessus violemment, l’eau et la maïzena opposent une résistance étonnante. Cette propriété qu’ont certains fluides à devenir solide en fonction des forces qu’on y applique, fascine les chercheurs depuis longtemps et a même donné lieu à une science décrivant ce phénomène : la rhéologie, qui étudie ce comportement dit de rhéo-épaississement.
En 2017, des chercheurs français de l’Université Aix-Marseille (CNRS) ont étudié ce mécanisme et pensent avoir trouvé l’explication : tout dépendrait du frottement entre les particules et de forces répulsives à courte portée. En conditions normales, les particules restent ainsi à distance les unes des autres et ne se touchent pas : la suspension coule comme un liquide.
Mais, sous l’effet d’un choc, elles se rapprochent et frottent les unes contre les autres, transformant alors la suspension en solide. “Jusqu’à présent, plusieurs explications étaient évoquées pour expliquer ce phénomène, précise Bloen Metzger, qui a co-dirigé l’étude parue dans la revue Pnas. Mais il a fallu attendre 2013 et une série d’articles théoriques pour qu’émerge un nouveau scénario impliquant l’existence de forces répulsives.”
Les chercheurs ont décidé de tester ce scénario et sont parvenus à mettre en évidence ces forces qui ne dépendent pas a priori de la structure du grain. “L’un des auteurs, Cécile Clavaud, a pu pendant sa thèse mettre en évidence l’effet de ces forces répulsives sur le comportement frictionnel des particules, explique Yoël Forterre, l’autre co-directeur de l’étude. Pourtant, en microscopie électronique, rien ne distingue un grain de maïzena d’un grain de semoule ou de sable, si ce n’est sa taille.”
Et cela change tout : les forces répulsives semblent ainsi d’autant plus fortes que les particules sont petites. “Ce qui distingue un grain de maïzena, poursuit le chercheur, c’est d’abord sa physico-chimie de surface qui génère une force répulsive. Mais aussi sa petite taille : à cette échelle, la force répulsive est assez forte pour maintenir les grains à distance et éviter les contacts.”
Outre la possibilité de “jouer à Jésus en marchant sur l’eau” (voir la vidéo ci-dessous), ce comportement de rhéo-épaississement peut donner lieu à plusieurs applications, concernant le textile ou encore le génie civil et les bétons modernes.
En 2014, pour une expérience scientifique réalisée à Kuala Lumpur (Malaisie), des enfants et des adultes ont pris leur élan et ont marché rapidement en marquant à peine de leur empreinte la surface d’un bassin contenant 8000 litres d’un mélange d’eau et de maïzena, avec ajout d’un colorant bleu. Du plus bel effet.
L’humain pourrait aussi marcher sur l’eau… sur la Lune
En 2012, des chercheurs italiens démontrent, dans la revue Plos One, que lorsque la gravité ne dépasse pas 22 % de la gravité terrestre (sur la Lune ou encore Pluton), un humain peut sprinter sur l’eau sans couler ! Mais pour y parvenir, le coureur est obligé de lever bien haut les genoux, ce qui donne l’impression grotesque qu’il pédale dans la soupe. Des travaux qui ont obtenu un prix Ig Nobel (version humoristique – mais toujours rigoureusement scientifique – des prix Nobel) en 2012.
Pour plus d’informations et d’analyses sur la Mali, suivez Africa-Press
