Depuis 141 ans, la question de savoir comment se comporterait un arroseur sous l’eau aspirant le liquide au lieu de le rejeter a intrigué les physiciens, dont Richard Feynman, une figure emblématique de la spécialité. Cette curiosité, née à l’époque des expérimentateurs des années 1880 et remise au goût du jour par Feynman, est restée sans réponse malgré les tentatives de démêler ce casse-tête. Feynman lui-même s’était attelé à la tâche durant ses années de doctorat à Princeton, sans succès, son expérience se terminant par l’explosion d’une bouteille remplie d’eau.
L’arroseur inversé sous l’eau
L’énigme, connue sous le nom de « tourniquet de Feynman », reposait sur une interrogation simple : un arroseur inversé, doté de bras en forme de S et immergé, serait-il capable de rotation ? Et si oui, dans quelle direction tournerait-il ? Jusqu’à tout récemment, cette question demeurait ouverte, défiant physiciens et chercheurs.
L’équipe de l’Université de New York a repris le flambeau avec une nouvelle approche expérimentale, qui s’appuie sur des technologies modernes pour observer et comprendre le phénomène. Le dispositif expérimental, un tourniquet inversé placé sur un support à ultra-basse friction et immergé, a été conçu pour maximiser la liberté de rotation et permettre une observation détaillée du flux d’eau à travers le système.
Pour ce faire, les chercheurs ont coloré l’eau, y ont ajouté des microparticules, illuminé le tout avec des lasers verts éclatants et filmé l’expérience avec des caméras haute résolution et haute vitesse. Leur découverte, publiée dans la revue Physical Review Letters, révèle que le tourniquet inversé tourne effectivement, mais dans le sens opposé à celui d’un arroseur éjectant de l’eau !
Selon Leif Ristroph, chercheur à l’Université et auteur principal de l’étude, le secret de ce mouvement réside à l’intérieur même du tourniquet. Contrairement à un arroseur classique qui se propulse en éjectant des jets d’eau, le tourniquet inversé propulse des jets d’eau internes qui, en entrant en collision de manière non frontale, provoquent la rotation lente de l’appareil à environ 1/50ème de la vitesse d’un arroseur ordinaire.
Cette découverte sensationnelle ne se limite pas à la réponse à cette question de longue date ; elle ouvre également la porte à des applications pratiques dans des domaines qui impliquent des dispositifs d’écoulement de l’air ou de l’eau, comme l’indique Brennan Sprinkle, co-auteur de l’étude. On plaisante un peu avec cette étude, mais l’utilisation des méthodes développées pour cette expérimentation pourrait complètement bousculer notre compréhension de la manipulation des fluides dans de nombreux secteurs industriels et scientifiques.
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