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Léonard de Vinci s’est intéressé à une question très proche : dans son codex Leicester il note que, contrairement à des cailloux qui tombent verticalement dans l’eau, les bulles d’air remontent vers la surface en zigzaguant et non pas de façon rectiligne.
Mais c’est une autre question !
Retenons simplement qu’en raison de la poussée d’Archimède, dirigée vers le haut et égale au poids de l’eau contenue dans un volume identique à celui de la bulle, les bulles remontent à la surface. Mais à quelle vitesse ?
Celle-ci dépend de la taille des bulles et de leur forme. Si leur diamètre est en dessous de 1 mm, elles sont rondes et leur vitesse est proportionnelle à leur grosseur : 1,1 cm/s pour un diamètre de 0,1 mm ; 5,5 cm/s pour 0,5 mm.
Mais si la bulle dépasse le millimètre ou plus exactement 1,3 millimètre de diamètre, elle va se mettre à remonter en faisant des zigzags ou plutôt des hélices. Ces bulles se déplacent vers la surface à 20 cm/s.
Enfin les plus grosses bulles, celles dont la taille se situe entre 1 et 10 cm (c’est la taille maximale d’une bulle), présentent une face supérieure bombée alors que leur face inférieure est plate. Leur vitesse est alors proportionnelle à la racine carrée du diamètre. Ainsi une bulle de 2 cm monte à 30 cm/s ; une bulle de 8 cm à 60 cm/s.
On peut dire enfin quelques mots sur la question que nous posions en introduction, celle de la remontée en zigzag des bulles d’un diamètre supérieur à 1,3 mm. On y a répondu uniquement dans les années 1990. En étudiant le sillage de la bulle on voit deux lignes autour desquelles l’eau tourne en sens contraires. Autour de ces lignes, il y a des tourbillons qui se créent. Ce sont ces tourbillons qui dévient la bulle.
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