Les disparitions du rond de l’évier

C’est un phénomène si courant, qu’on pensait peut-être tout en savoir. Le rond dans l’évier, ou « ressaut hydraulique » pour les physiciens, était déjà noté par Léonard de Vinci dans un de ses carnets. Aujourd’hui, tout le monde peut l’observer dans le fond de son évier quand on y fait couler de l’eau par le robinet, mais il se produit aussi à des échelles beaucoup plus grandes (à l’aval des barrages, etc.) Aujourd’hui des chercheurs de l’institut d’électronique de micro-électronique et de nanotechnologies (IEMN) ont découvert que ce phénomène, qui semblait si stable, ne l’était pas tout à fait.

Ils se sont en effet aperçus qu’avec des jets très très fins (moins d’un millimètre de diamètre), le rond se mettait à apparaître et disparaître plusieurs fois par seconde. Ils en ont identifiés une explication, grâce à un modèle théorique qui reproduit bien les résultats de l’expérience. Il s’agit en fait d’un phénomène de résonance, comme pour les ondes sonores dans les instruments de musique. En effet, il y a bien des ondes à la surface de l’eau. Tout le monde a pu observer les vaguelettes circulaires causées par un caillou à la surface d’un lac. Ce sont des ondes, des ondulations de la surface de l’eau.

Dans le cas du rond dans l’évier, de telles ondes sont présentes. Elles sont émises par le rond, se propagent jusqu’aux bords de l’évier, et s’y réfléchissent (repartent en sens inverse). Il se passe alors la même chose que dans le corps d’une guitare : ce dernier forme une caisse de résonance qui ne sélectionne et n’amplifie que certaines notes et pas d’autres. De la même manière, le système formé de l’évier et du rond, sélectionne uniquement les ondes à la surface de l’eau qui ont une certaine fréquence. Ces ondes se cumulent et s’amplifient pour former de grandes vagues stables et régulières. Un peu comme un tapis qu’on secouerait avec régularité, ou une bouée recevant une houle régulière, le niveau de l’eau en un point de l’évier baisse puis remonte alternativement. C’est ce qui se produit pour le rond, qui disparaît puis réapparaît alternativement.

L’intérêt de cette découverte ? Ces phénomènes sont si présents au quotidien, y compris dans les processus industriels (nettoyage, refroidissement, etc.), que la possibilité de les annuler pourrait améliorer l’efficacité de certains d’entre eux.

La publication scientifique

• A. Goerlinger et al., Phys. Rev. Lett. 121, 194001, 2023.
• Cet article a été mis en avant par la société américaine de physique (American Physical Society)
• Le journal Le Monde a consacré un article à cette découverte (29 novembre 2023).
• L’institut de physique du CNRS a publié une actualité (5 février 2024).