Science du quotidien #1 : L’effet rideau de douche

Parfois, des moments étranges arrivent dans notre vie de tous les jours. L’un d’entre eux peut arriver tous les jours, lorsque vous prenez une douche. Vous n’avez jamais remarqué que le rideau de douche semblait s’approcher de vous lorsque vous allumez l’eau, comme s’il venait pour vous ? Et bien, il y a une explication scientifique pour cela. L’article d’aujourd’hui va répondre à cette question : pourquoi le rideau de douche colle à votre peau ?

Le rideau bouge tout seul

Étonnement, cette question est restée sans réponse pendant un long moment, avec beaucoup de théories mais jamais de preuves. Nous avons du attendre 2001 pour que David Schmidt donne finalement une preuve valide. Il a gagné un IgNobel, un prix donné pour les recherches qui « font d’abord rire, puis font réfléchir », pour sa découverte. [1]

Les simulations ont montré que les gouttelettes d’eau diminuaient leur vitesse car elles transféraient leur énergie à l’air situé dans la douche. Cela conduit à créer un petit ouragan, un vortex, avec un centre à une pression plus faible qu’aux alentours. De plus, plus rapide est le jet, plus basse est la pression. La température n’affecte que peu cet effet.

L’air bougeant des zones de haute pression (anticyclone) aux zones de basse pression (dépression), l’air en dehors de la douche bouge vers l’intérieur de celle-ci. Ce faisant, le rideau de douche est poussé, grace au mouvement de l’air, vers tout ce qui se trouve à l’intérieur de la douche (normalement, vous).

En fait, vous recréez un phénomène météorologique particulier à chaque fois que vous prenez une douche.

Rideau collant

Et maintenant, le rideau de douche est entré en contact avec votre peau. Mais il ne part pas de lui-même. C’est du à un autre phénomène physique que l’on nomme la tension superficielle.

Un milieu, un fluide, tend toujours vers la stabilité, un état qui minimise l’énergie. Pour ce faire, il modifie l’interface en réduisant sa surface. La tension superficielle maintient cette état. L’énergie à l’interface entre deux fluides (par exemple entre l’eau et l’air) est plus élevé que celle à l’intérieur de chacun des fluides.

Dans notre cas, l’eau sur la peau rentre en contact avec le rideau de douche. La tension entre les deux augmente ce qui les fait s’attirer l’un l’autre, de la même façon que de l’eau dans un récipient est attiré par les bords, causant un ménisque. Il va rester ainsi jusqu’à ce qu’une force suffisante est appliquée pour les séparer.

La tension superficielle a d’autres applications utiles. Tout d’abord, la capillarité, quand un liquide grimpe à l’intérieur d’un tube étroit. La tension fait monter le liquide sur les bords (comme un ménisque), se stabilise et recommence en fonction de la force de cohésion des molécules du liquide. C’est comme cela que fonctionne une paille. Ensuite, la coalescence, où les gouttelettes fusionnent ensemble. C’est comme cela que la pluie se forme.

C’est incroyable les principes scientifiques que l’on peut dénicher derrière des événements du quotidien. C’est en les observant et en les étudiant que l’on comprend mieux comment le monde tourne.

Références

[1] The Ig Nobel Prize Winners, 2001, https://www.improbable.com/ig/miscellaneous/ig-2001-winners.html