Des chercheurs de l’université de New York ont placé des bonbons de tailles et de formes différentes dans de l'eau en mouvement. Ces travaux leur ont permis de calculer la vitesse à laquelle se dissout une sucrerie.
Le 15/02/2015 à 13:23 - Par
Problème posé : combien de temps faut-il pour finir une sucette de 2,5 cm de diamètre ? © DD Guy, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0
Si beaucoup d’enfants ont essayé de terminer une sucette sans la croquer, peu ont réussi… Il faut la lécher. Mais combien de coups de langue sont nécessaires pour réussir cet exploit ? On en sait un peu plus aujourd’hui grâce à une équipe de chercheurs de l’université de New York qui, avec beaucoup de sérieux, a étudié l’évolution de la forme de sucreries dans de l’eau en mouvement.
Une recherche inutile ? Pas si sûr. Leurs résultats qui paraissent dans la revue Journal of Fluid Mechanics pourraient avoir de nombreuses applications. Et pas seulement pour l'industrie de la confiserie.
La sucette s’aplatit d’un côté et se bombe de l’autre
Pour leurs expériences, les scientifiques ont placé des sucettes mesurant de 1 à 10 cm dans de l’eau qui coulait à une vitesse de 0,1 à 1 m/s. Ils ont utilisé différentes formes de sucreries (sphériques et cylindriques) et les ont photographiées pendant qu’elles se dissolvaient. Ils ont observé grâce à ces images que la turbulence créée dans le courant d’eau a conduit à un aplatissement de l’arrière de la sucrerie.
Chaque sucette développait la même forme avec un arrière plat et un avant bombé. Comme l’explique Leif Ristroph, un mathématicien qui a mené cette étude, les sucettes ont tendance à évoluer vers des formes similaires : « Nous trouvons que des formes géométriques initiales différentes sont sculptées en une forme terminale similaire avant de finalement disparaître ».
Terminer une sucette sans la croquer peut prendre beaucoup de temps. © Beth, flickr, cc by 2.0
Un calcul qui intéresse l’industrie et la géologie
En plus de l’évolution de la forme de la sucrerie, les chercheurs se sont intéressés à la vitesse à laquelle celle-ci disparaissait. Mathématiquement parlant, la vitesse de dissolution de la sucette augmente avec la racine carrée de la vitesse du fluide. Entre autres applications de leurs calculs, les chercheurs ont estimé qu’il fallait qu’une langue lèche 1.000 fois le bonbon pour dissoudre 1 cm desucrerie. Donc, pour une sucette classique de 2,5 cm de diamètre, 2.500 coups de langue devraient permettre d’en venir à bout... Ceci ne tient pas compte de l’action de la langue qui pourrait modifier la façon dont le bonbon se dissout, mais une modélisation plus proche de la réalité qu'un écoulement d'eau est plus difficile à obtenir.
Ces résultats peuvent faire sourire. Cependant, ils pourraient permettre des applications sur la dissolution de matériaux pour les industries chimiques et pharmaceutiques. Ils peuvent aussi aider à mieux comprendre le processus d’érosion des roches par l’eau de la mer ou des rivières. L'étude sera-t-elle en lice pour les prix IgNobel 2015, remis par l'association Improbable Research, dont la devise est, justement : « la science qui fait sourire puis réfléchir » ?
