Tea time et mécanique des fluides

Le thé n’a peut-être pas de secret pour les Britanniques, mais le sifflement de la bouilloire, si. Des chercheurs de l’université de Cambridge ont étudié la question, et publient leurs résultats dans la revue Physics of Fluids. Ils ont mis en évidence les différents régimes d’écoulement de vapeur qui produisent les sons. Leurs modèles physiques et mathématiques pourraient servir à résoudre les problèmes de bruit dans la plomberie, les pots d’échappement, et les conduites industrielles.

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Tea time et mécanique des fluides

Les chercheurs de Cambridge sont très fair-play. Ils reconnaissent volontiers qu’ils ne sont pas les premiers à s’intéresser au sifflement de la bouilloire : en 1854, le physicien allemand - nobody’s perfec t- Karl Friedrich Julius Sondhauss avait déjà fait des observations pertinentes, par exemple sur la variation de la fréquence du son émis en fonction du débit de vapeur dans le sifflet. Près d’un siècle plus tard, Lord Rayleigh, suivi par d’autres physiciens, a repris des expérimentations et commencé à proposer des explications du phénomène.

Mais l’équipe qui publie en 2013 a voulu aller au fond des choses et élucider dans le détail ce qui peut bien se passer dans le bec d’une théière tous les jours vers cinq heures de l’après-midi.

Variations de tonalité

Le sifflet, à l’extrémité du bec de la bouilloire, est simplement constitué de 2 petites plaques percées d’un orifice et séparées par une courte distance. Le son produit par le jet de vapeur résulte de l’interaction entre le fluide et cette structure. Les chercheurs ont bâti un dispositif expérimental pour tester différents sifflets, équipé de capteurs de débits, de microphones (pour des mesures en chambre anéchoïque), et d’un ordinateur pour enregistrer et analyser les données. Avec ça, ils ont pu observer les variations de tonalité émise en fonction du débit de fluide, de la géométrie du sifflet, et de la longueur du bec.

Finalement, en s’appuyant sur les théories de la mécanique des fluides, les britanniques ont mis en évidence le rôle des instabilités de l’écoulement dans la production des sons, et même définir des modèles physiques et mathématiques qui décrivent le comportement acoustique de la bouilloire, en fonction du nombre de Reynolds (qui caractérise un régime d’écoulement en mécanique des fluides).

Analogies industrielles

D’autres études sont nécessaires, si l’on veut vraiment prévoir l’amplitude et la fréquence des sons dans un système de ce type, reconnaissent les chercheurs. Il faudrait en particulier s’intéresser à un sifflet placé entre deux tuyaux (et non plus au bout d’un tuyau), ce qui ressemblerait plus à certains dispositifs industriels.

Thierry Lucas

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