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3 avril 2012 2 03 /04 /avril /2012 00:15

Voir le livre de Nicolas Constans   

 

 

 

A la fin du XIXème siècle, la revue scientifique "L'illustration" publiait une chronique intitulée : "La science amusante" par un certain Tom Tit, qui connut un grand succès.

 

Dans l'une d'elles, "L'oeuf valseur".

(Il y avait même un coquetier !) 


La science amusante de Tom Tit, revue dans laquelle était parue l'expérience de l'œuf valseur.
La science amusante de Tom Tit, revue dans laquelle était parue l'expérience de l'œuf valseur. © DR


Première expérience :

faire tourner un œuf cru (puis cuit)


L'œuf cru

Posez un œuf cru sur la table.
Puis faites-le tourner sur lui-même.

Que se passe-t-il ?  L’œuf tourne avec difficulté.

Pourquoi ?


Parce qu’entre la coquille solide de l’œuf cru, et son intérieur liquide, la communication n’est pas très bonne.
Dans un solide, les molécules sont comme soudées l’une à l’autre, alors que dans un liquide elles ne sont que faiblement liées entre elles. Donc elles ne transmettent qu’imparfaitement les forces.


Un œuf cru aura du mal à tourner sur lui-même. Un œuf cuit, avec une impulsion forte, se redresse à la verticale !

Un œuf cru aura du mal à tourner sur lui-même. Un œuf cuit, avec une impulsion forte, se redresse à la verticale ! © Dunod


Résultat : quand l’impulsion est donnée, les molécules de la coquille solide n’entraînent au mieux que les plus périphériques de leurs consœurs du blanc d’œuf, et ne parviennent pas à mettre en branle le reste.


Les parties de l’œuf qui tournent frottent sur celles qui sont immobiles ou plus lentes.


Ces frottements ralentissent puis arrêtent assez rapidement le mouvement  de l’œuf.


Faire tourner un œuf de cette manière, puis tenter de l’arrêter en posant un instant ses doigts dessus, est d’ailleurs un bon moyen de savoir s’il est cru ou cuit.

Car s’il est cuit, il tourne beaucoup plus longtemps. Mais dans ce cas, il y a mieux...


L'œuf cuit

Cuisez l’œuf une dizaine de minutes dans l’eau bouillante (mettez l’œuf dès le départ dans l’eau froide salée). Posez-le ensuite sur la table, et faites-le tourner le plus vite possible.

Qu’observez-vous ?

Si l’impulsion initiale est faible, l’œuf ne fait que tourner en position horizontale, voire légèrement inclinée.


Mais si elle est assez grande (il faut donner un bon coup de poignet), l’œuf se redresse et se met à tourner en position verticale, pendant plusieurs secondes.
Ensuite il ralentit et finit par retomber.


Pourquoi ?
Quel est le rôle de la vitesse ?


Faites tourner l’œuf sur lui-même, à plusieurs vitesses, d’abord horizontalement, puis verticalement.

Horizontalement l’œuf tourne sans problème quelle que soit la vitesse.


En revanche, verticalement, il faut le lancer plus vite, comme une toupie. Sinon, il tombe. 

 


Gravité et énergie cinétique

 

 

Donc, que ce soit quand l’œuf tourne debout, ou quand l’œuf, initialement couché, se redresse, la contrainte est la même : il lui faut dépasser une certaine vitesse. 


Pourquoi ?
Pour vaincre la gravité.


Être debout, pour l’œuf, comme pour le bipède au matin, demande de l’énergie.


Pour qu’il adopte cette position, il doit trouver cette énergie quelque part.


La seule réserve dont il dispose est contenue dans son mouvement de rotation.


Il ne peut donc se redresser que si l’énergie de son mouvement de rotation debout est inférieure à celle de sa rotation couchée, et que la différence est au moins égale à l’énergie nécessaire pour qu’il se relève.


Si sa rotation est trop lente, rien à faire : son énergie est plus faible que celle dont il a besoin pour se relever (cette « énergie cinétique », comme l’appellent les physiciens, est proportionnelle au carré de sa vitesse de rotation).

 
Voilà pourquoi une vitesse minimum est nécessaire.


Mais pourquoi l’œuf utilise-t-il moins d’énergie à tourner debout que couché ?


Parce que la rotation d’un objet ne demande pas la même énergie selon sa forme et selon la direction autour de laquelle il tourne.


Ainsi, faire pivoter (par exemple) un stylo (ou autre) selon l’axe de sa longueur nécessite moins d’énergie que si l’axe est perpendiculaire au stylo et passe par son milieu : dans le second cas, chaque portion du stylo parcourt un chemin beaucoup plus grand que dans le premier (par exemple, la pointe décrit un cercle dont le diamètre est la longueur du stylo).


Comment observer l'énergie cinétique de façon ludique ? Avec un œuf !

Comment observer l'énergie cinétique de façon ludique ? Avec un œuf! © Kacper Kangel Aniolek - licence Creative Commons paternité – partage à l’identique 3.0 (non transposée)


Seconde expérience :

l’œuf, les frottements et l'énergie

 


Le concept utilisé par les physiciens pour traduire ce fait est le moment d’inertie.


Plus celui-ci est petit, moins l’objet a besoin d’énergie pour tourner.


C’est exactement ce que fait une patineuse pour exécuter plus facilement une pirouette : elle ramène bras et jambes le long de son corps, c’est-à-dire diminue son moment d’inertie.


Même chose pour l’œuf.


L’œuf qui tourne debout a un plus petit moment d’inertie que l’œuf couché.
Donc quand il se redresse, l’énergie nécessaire à sa rotation diminue.


L’œuf, contrairement à la patineuse, n’a pas de bras.
Il ne peut pas modifier son moment d’inertie tout seul.


Qu’est-ce qui le relève ?


Ce sont les frottements.

Chaque fois que l’œuf frotte, il perd de l’énergie.


Il en a donc moins pour tourner.


Conséquence : son moment d’inertie doit diminuer.


Et le seul moyen de le faire est que l’œuf se rapproche de la position debout.


Ce sont donc les frottements qui, petit à petit, redressent l’œuf.


Ce n’est qu’ensuite qu’ils finiront, lentement mais sûrement, par ralentir puis stopper la rotation.


Les œufs tournants : la fin d'une énigme ?


Dans ses détails, le redressement de l’œuf fait toujours l’objet de controverses.


En 2002, deux physiciens, K. Moffatt, et Y. Shimomura ont proposé une solution au titre décidé :
« Œufs tournants – un paradoxe résolu ».

 

Ce qui a fait bondir Andy Ruina, professeur de mécanique à l’université de Cornell, pour lequel cette analyse ne fait somme toute que réinventer la roue, tout en laissant le fond du problème entier.

Depuis, Nawaf M. Bou-Rabee et deux collègues de Caltech ont soumis un article très fouillé sur la question.

Ils clarifient en particulier le rôle central d’une quantité, la constante de Jellett, qui reste à peu près invariante tout le long du redressement.

Eh oui, « tout cela pour un œuf », comme aurait dit Ionesco...


Matières à expériences 


Le redressement spontané s’applique à tous les objets de forme quasi ellipsoïdale.

Mais l’œuf n’est pas symétrique : il a un petit et un gros bout.

Sur lequel se relève-t-il ?

Le gros, le petit ou les deux ?

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Published by *Viviane* - dans GRANDES DECOUVERTES
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commentaires

kasimir 03/04/2012 17:14


alors je me demande deux choses :


est-ce que ce mouvement de toupie marche mieux avec les oeufs de pie ?


et le matin, quand je me sens vasouillard, est-ce que je retrouverais de l'énergie pour me redresser si je tournais comme un derviche.


Si tu me dis oui, j'esséie demaim matin !

Jean 03/04/2012 09:09


Bonjour


C'est interessant...
Mais en même temps, je vais dire que l'homme est compliqué je oeux m'amuser à faire ça.... et le constater et hop c'est comme ça...


mais il faut que je comprenne pourquoi !!! l'homme se creuse les méninges pour comprendre comment ça fonctionne et parfois il trouve, parfois il décide que c'est cmme ça sans preuve, mais il est
content, il est savant !!!


Amitiés


Jean

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