Un ballon. Une aiguille. L’éclatement. La fissure se propage à la surface du ballon. Si elle atteint une vitesse limite, elle se déstabilise et se sépare en deux nouvelles fissures. D’après vous en combien de morceaux un ballon de baudruche éclate-t-il ?
C’est la question à laquelle des chercheurs français ont répondu, publiant leurs travaux de Recherche fin octobre. Ils ont mis en évidence deux types d’éclatement : soit on obtient deux fragments de caoutchouc distincts, soit une dizaine de lambeaux. Mais alors, quel est le mécanisme impliquant cette différence ?
Le processus de fragmentation nécessite de grandes vitesses de déformation et des échelles temporelles très courtes entre la rupture initiale du matériau quel qu’il soit (e.g métal, verre, plastique) et la propagation des fissures. Pour des raisons de facilité, les chercheurs ont choisi d’étudier ce phénomène de fragmentation sur des feuilles de latex qu’ils ont gonflées telles un ballon de baudruche (dispositif simple à filmer au ralenti ; fréquence maximale de 60 000 images par seconde). C’est alors qu’ils ont identifié les deux types d’explosion : en deux parties si le ballon est modérément gonflé ou en dizaine de morceaux si le ballon éclate spontanément en raison d’une tension extrême.
Qu’est-ce qu’il se passe concrètement ?
Si la membrane, modérément tendue, subit une fracture unique, elle est coupée en deux. Les scientifiques ont observé que la vitesse à laquelle progresse la fissure augmente avec la tension du ballon. Ainsi, lorsqu’un ballon est gonflé à son maximum, les fissures atteignent une vitesse limite (environ 570 mètres par seconde) à laquelle elles deviennent instables. Cela se traduit alors par la formation d’un réseau de fissures.
Utile pour un anniversaire ?
C’est vrai que cette question peut sembler futile, mais au-delà de son intérêt ludique, les travaux menés ont pour objectif d’apporter une amélioration de la compréhension des phénomènes génériques de fragmentation des matériaux soumis à des impacts ou des explosions. De plus, les scientifiques visent à mettre au point des matériaux innovants dont le processus de fragmentation serait entièrement maîtrisé.
Et oui, la Science se glisse même dans un ballon de baudruche !
Marion Guillaumin