Monstres d’oobleck

Comment ça marche

L’oobleck est un fluide non-newtonien. Cela signifie qu’il ne suit pas nécessairement la loi de la viscosité de Sir Isaac Newton. Lorsqu’une force est appliquée au fluide, il se comporte comme un solide. Lorsqu’une force faible ou nulle est appliquée au fluide, il se comporte comme un liquide. Vous pouvez expérimenter ces différences d’états de la matière de différentes manières. Voici quelques-unes de nos préférées :

1. Remplir un bol à mélanger d’Oobleck et donner un coup de poing au fluide. A-t-il semblé se comporter comme un solide ? Que se passe-t-il lorsque vous enfoncez lentement votre main dans le bol à mélanger ? Se comporte-t-il comme un liquide ?
2. Remplir un gobelet d’Oobleck et enfoncer rapidement votre doigt dans le fluide. Avez-vous été capable d’atteindre le fond ? Que se passe-t-il lorsque vous enfoncez votre doigt très lentement dans le liquide ? Peux-tu atteindre le fond maintenant ?
3. Prends une poignée d’Oobleck et essaie de la rouler en une boule solide dans ta main. Lorsque vous cessez d’appliquer une force, que se passe-t-il ? Est-ce que ça coule entre vos doigts comme un liquide ?

Lorsque vous appliquez une force sur le liquide, vous forcez les longues molécules d’amidon de l’Oobleck à se rapprocher les unes des autres. L’impact de cette force emprisonne l’eau entre les chaînes d’amidon pour former une structure semi-rigide. Lorsque la pression est relâchée, l’Oobleck s’écoule à nouveau.

Le son crée-t-il les monstres ?
Bien que le son soit impliqué dans cette expérience, ce n’est en fait pas le son qui anime le fluide Oobleck en formes de monstres. Dans ce cas, c’est le haut-parleur lui-même qui crée les monstres, car il pousse énergiquement le liquide vers le haut en vibrant. Comme dans l’exemple ci-dessus, lorsque vous frappez l’Oobleck avec votre poing, le fluide se comporte comme un solide lorsqu’une force directe est appliquée. Dans ce cas, le fluide se déplace vers l’extérieur et s’empile sur lui-même de manière toujours évolutive.

Pourquoi les sons graves fonctionnent-ils mieux ?
Les sons graves, ou fréquences plus basses, produisent des formes d’onde plus longues. Les sons plus élevés, ou les fréquences plus élevées, produisent des formes d’onde plus courtes. Cela signifie qu’une seule onde à une fréquence plus basse parcourt une plus grande distance. Lorsque le haut-parleur vibre, il se déplace vers l’intérieur et l’extérieur (ou vers le haut et le bas lorsqu’il est couché sur le dos). L’expérience des monstres d’Oobleck fonctionnera mieux à des fréquences plus basses, car le haut-parleur peut appliquer une force sur une plus grande distance lorsqu’il se déplace sous le bassin de fluide Oobleck. Cela permet à un plus grand nombre de molécules d’Oobleck de s’empiler les unes sur les autres avant que le haut-parleur ne redescende, et le cycle se répète.

En d’autres termes, la force est plus grande lorsque le matériau du cône du haut-parleur vibre à des fréquences plus basses parce que la force est appliquée sur une plus longue période de temps et sur une plus grande distance. C’est comme frapper l’Oobleck par en dessous, encore et encore.

Pour aller plus loin

Faites-le en vidéo.
Si vous décidez de filmer votre expérience, vous pouvez trouver que votre séquence vidéo semble floue une fois que le son se déclenche. Croyez-le ou non, il y a une explication scientifique à cela.

Si vous avez déjà filmé une voiture et remarqué que les roues de la voiture tournent en arrière, alors vous pouvez avoir une idée de ce qui se passe ici. La vibration du haut-parleur n’est pas synchronisée avec la fréquence d’images de votre caméra – c’est-à-dire le nombre de fois où le haut-parleur monte et descend par rapport au nombre d’images capturées par seconde par votre caméra.

Dans notre exemple, nous avons dû augmenter la fréquence d’images de notre caméra de 30 fps à 60 fps, et c’était toujours un peu flou. Cependant, certains smartphones peuvent aller jusqu’à 120 fps ou 240 fps. Une fréquence d’images plus élevée vous permettra de capturer plus d’images par seconde, capturant essentiellement plus d’instantanés du mouvement du haut-parleur, ce qui donne un mouvement plus lisse et plus clair dans votre séquence vidéo.

Connexion avec l’expo-sciences

Suivez votre guide d’instructions pour l’expo-sciences et essayez d’expérimenter certaines de ces variables :

1. Comment les monstres d’Oobleck réagissent-ils à différentes fréquences ?
   1. Des basses – 20 à 250 Hz
   2. Des basses-médiums – 251 Hz à 500 Hz
   3. Des médiums – 500 à 4 000 Hz
   4. Des aigus – 4 001 Hz à 20 000 Hz
2. Comment les monstres Oobleck réagissent-ils à différents volumes ?
3. Comment les différentes couleurs d’Oobleck réagissent-elles à la lumière noire ?
4. Certaines applications pour smartphone proposent différents types d’ondes sonores. Comment les monstres Oobleck réagissent-ils aux ondes sinusoïdales ? Qu’en est-il des ondes carrées et des ondes Saw ?
5. Lorsque vous filmez votre expérience, comment les différents paramètres de fréquence d’images de votre caméra ont-ils un impact sur la clarté des séquences ? Que se passe-t-il lorsque vous changez la fréquence d’images ? Que se passe-t-il lorsque vous changez la fréquence audio ?

*Note : N’oubliez pas que pour recueillir des données précises, vous ne voulez tester qu’une seule variable à la fois.