faire des photos de bulles de savon de toutes formes ! et un peu de physique sans le savoir…

Mes enfants adorent faire des bulles de savon dans leur bain. Ce n’est certes pas exceptionnel : les bulles de savon exercent une fascination sur tous, petits et grands, je l’ai expérimenté à chaque fois que j’ai fait fonctionner ma fameuse machine à rendre les gens joyeux
Mais là où 50% du volume des bouteilles de savon passe chez nous, c’est dans la réalisation de LA plus grande des bulles, (d’ailleurs je vous avais déjà parlé des bulles géantes ici) faire LE plus grand nombre de bulles-gigognes (incluses les unes dans les autres), faire LA bulle qui reliera les deux bords de la baignoire et les bras de l’enfant, etc.
Alors je leur ai proposé (outre une requête pressante d’économiser le shampooing) d’aller plus loin :
Nous avons fabriqué 5l de liquide à bulles, et avons essayé toutes les formes que nous pouvions !

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faire des photos de bulles de savon de toutes formes ! et un peu de physique sans le savoir…

By 21 novembre 2016

Ingredients

Instructions

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Première étape : le liquide !
la recette du liquide à bulle je vous l’avais déjà mise ici, mais bon la revoici :
Pour obtenir 5l de liquide à bulles, il faut mélanger dans l'ordre :
- 1,25 l d'eau distillée
- 250 grammes de sucre
- 1l de liquide vaisselle
- 500 ml de glycérine
- 2l d'eau distillée (à la fin pour limiter la mousse en mélangeant)
Laisser ensuite reposer pour que l'alcool du liquide vaisselle s'évapore.

Deuxième étape : les supports
- Vous pourrez utiliser des himmeli en paille (voir ici)
- Ou du fil de fer, et la cela devient intéressant : on essayera de réaliser un polyèdre avec un seul fil de fer, sans qu'il ne passe deux fois par une arête (cela vous rappellera cette expérience de la théorie des graphes)
- Ou alors des piques et de la patafix
- Ou alors vous faites de la soudure avec du fil de fer (photo)
- Ou alors vous imprimez des formes en impression 3d, ou avec un stylo 3D comme plus bas 🙂

soudure-support-a-bulles

bref plein de possibilités !

Troisième étape : on improvise un studio photo !
Un fond uni, de spots et hop

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Laissez les enfants réaliser de magnifiques photos ! Elles ne vous serviront jamais, mais bon...
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Alors pour 'ceussent qui voudraient aller plus loin', parce que tout de même c'est intriguant, nous avons exploré quelques notions au passage :

Le savon est composé de molécules bipolaires, une extrémité des molécules étant hydrophile et l’autre hydrophobe. L’extrémité hydrophobe sera repoussée par l’eau et celle hydrophile sera par elle attirée. Les molécules de savon viennent donc toujours se placer à la surface de l’eau.

La paroi d'une bulle de savon est constituée de deux couches de ces pellicules de savon, retenant une étroite couche d'eau entre elles.

* Les reflets colorés des bulles de savon
Les bulles font de jolies irisations... Ce phénomène est dû aux interférences entre les rayons se réfléchissant sur la surface extérieure de la bulle et les rayons se réfléchissant sur la surface intérieure de la bulle. (où l’on parle de la nature ondulatoire de la lumière 😉 )

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* la suface des bulles dans les polyèdres
une bulle de savon « libre » prendra naturellement une forme sphérique… cela vient du « principe de la surface minimale » : la tension de surface des molécules de savon tend vers la forme permettant la surface minimale : donc la sphère.
dans le cas d’un cercle, simple aussi…

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Si l’on tord le cercle, cela se corse : la bulle prend une forme de selle de cheval toujours pour occuper une surface la plus faible possible.

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Lorsque l’on trempe un polyèdre dans le savon, les films s’organisent afin d’obtenir une surface minimale (en se recoupant au milieu du polyèdre et non en recouvrant les faces)

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Le physicien belge Joseph Plateau, fin 19e siècle, énonça quatre lois simples, tirées de l'observation des bulles, et qui portent son nom :

  • tout film enfermant des bulles se compose d'éléments de surface lisses,
  • la courbure moyenne de chacun de ces éléments est constante (ce ne sont pas forcément des sphères),
  • lorsque trois éléments de surface se rejoignent, ils se raccordent selon une courbe régulière en tout point de laquelle leurs plans tangents forment des angles de 120°,
  • lorsque ces lignes de raccordement se rejoignent, elles le font quatre par quatre et prennent alors, au point de rencontre, les quatre directions tétraédriques (comme les quatre segments qui joignent le centre d'un tétraèdre régulier à ses sommets, et dont chacun forme avec les autres des angles de 109,5°).

Une bulle de savon peut mener loin : les surfaces minimales permettent de maximiser la portance de volumes étendus tout en limitant la lourdeur des structures, comme pour l’Olympia Stadion de Munich 🙂 !

Bon, enfin on peut aussi juste adorer les regarder sans réfléchir... 🙂

Print

de nombreux thésards ont cédé aux sirènes des bulles… moi je les comprends 🙂

pour aller plus loin, lisez cet article :

http://images.math.cnrs.fr/La-structure-de-Weaire-et-Phelan.html

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3 Responses to faire des photos de bulles de savon de toutes formes ! et un peu de physique sans le savoir…

  1. Johann

    Juste top ! Je vais le proposer en atelier au fablab !

    • fxf

      Merci pour l’appréciation Johann ! 🙂

  2. Dominique Pétrel

    Génial !

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