• ACTU
  • SCIENCES

Prenez un verre à vin, de préférence en cristal. Avec le doigt humide frottez en le pourtour. Un son commence à se faire entendre.

Denis Terwagne, doctorant en physique non linéaire à l'Université de Liège, en a fait un de ses sujets de recherche de prédilection. Mais plutôt que le verre, c'est un récipient métallique multicentenaire qui l'intéresse : un « bol tibétain ».

« C'est lors d'un séjour au MIT (Massachusetts Institute of Technology) l'an dernier, que j'ai été amené à m'intéresser au bol tibétain, concède-t-il. À l'origine, les moines du Tibet utilisaient ces récipients comme des cloches. En les frappant ou en les frottant au moyen d'un bâton pendant leurs cérémonies, ils en tiraient diverses mélodies. Nous savions que lorsqu'un liquide était placé dans ces bols, et qu'on continuait à les faire chanter, un autre phénomène apparaissait. Une onde se manifeste dans le fluide. Elle forme des vaguelettes. On peut observer le même genre de phénomène avec un verre, mais c'est nettement moins impressionnant, le verre se déformant moins. »

Ces ondes observables à la surface du liquide produisent à leur tour un second phénomène qui n'a pas manqué d'intéresser le chercheur. Les vaguelettes se cassent et donnent naissance à de petites gouttes qui commencent à leur tour à « danser » à la surface de l'eau, comme si elles y étaient en lévitation.

Ce phénomène étonnant n'a pas manqué de piquer la curiosité scientifique du Liégeois. Il a donc planché sur ce tour de passe-passe et a mis en équations les différents phénomènes physiques en jeu. Le fruit de son travail apparaît désormais dans la revue Nonlinearity, de l'Institut de physique britannique.

Comme l'archet du violoniste

« C'est tout le problème des interactions entre un solide et un milieu fluide, reprend le chercheur. Dans un premier temps, nous avons voulu caractériser le son émis par le bol. Comment le fait de frotter le métal avec un maillet pouvait générer voire moduler un son. En fait, il s'agit simplement d'un phénomène d'accroche-décroche, un peu comme quand l'archet du violoniste glisse sur les cordes de son instrument. »

À chaque « accroche-décroche », le bol est déformé. C'est ce qui est à l'origine du son. C'est aussi suite à la déformation minime des bords du récipient que les ondes se forment dans le fluide.

La fréquence de chaque bol lui est propre. Elle dépend de sa taille mais aussi de son alliage. Ces bols anciens sont généralement composés de sept matériaux différents, du bronze bien sûr, mais aussi de l'étain, du zinc, de l'or, de l'argent, du nickel dans des proportions diverses. « Quant à l'éjection des gouttelettes et leur maintien en lévitation, cela résulte des instabilités à la limite du fluide et des ondes, précise le physicien. Une fois formées, ces gouttes rebondissent sur le film d'air situé à la limite des ondes formées dans le fluide. Elles semblent être en lévitation. »

Simple ? Dit comme cela, sans doute. Ce phénomène des gouttes rebondissant sur une surface liquide qui oscille verticalement est néanmoins le sujet de la thèse de doctorat que prépare Denis Terwagne. Un domaine de recherche qui se situe à des années lumière des méditations et des chants tibétains.

« Les interactions entre un solide et un fluide intéressent les ingénieurs notamment, indique le scientifique. Cela concerne le vent qui souffle sur un pont par exemple. A certaines fréquences, à différentes vitesses, quelles peuvent bien être les conséquences de cette rencontre ? Connaître la réponse à ce type de question permet de construire des ponts solides. »

Quant à la formation des gouttes, elles dépendent de la fréquence des oscillations. « Un bol tibétain produit de plus grosses gouttes qu'un verre à vin, par exemple. Cela peut avoir des applications dans le cas de brumisateurs. Cela peut aussi permettre de maintenir séparés deux liquides de composition différente sans qu'il y ait mélange ou écoulement ou encore contamination. Les applications dans ce domaine sont légion. »

En attendant, une petite sérénade tibétaine ? Denis Terwagne est sous le charme. Dès l'automne prochain, il retournera au MIT pour un post-doctorat. Mais il ne sera plus question de musique sacrée. Le physicien travaillera au département de mécanique sur le flambage des surfaces élastiques.