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Video : des ballons de baudruche pour prédire la résistance des matériaux

Baptiste Cessieux

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Video : des ballons de baudruche pour prédire la résistance des matériaux

L'observation de l'explosion des ballons de baudruche permet de mieux comprendre les phénomènes de rupture qui ont lieu sur tous les matériaux.

© CNRS

Lorsqu’un matériau se fragmente, qu’il sagisse d'un verre, d'un métal, d'un composite ou même un minéral, il subit toujours de grandes vitesses de déformation. Ce processus de fragmentation se retrouve partout et peut facilement être observé lors de l"éclatement d'un ballon. C’est exactement ce qu’a décidé de faire une équipe de chercheurs du CNRS. Armé d’un dispositif capable de filmer jusqu’à 30 000 images par seconde, les physiciens ont observé l’explosion d’une feuille de latex.

Quoi de plus banal que l'explosion d'un ballon de baudruche ? Un grand bruit qui fait sursauter à peu près n’importe qui. Pourtant, à y regarder de plus près (et au ralenti), toutes les explosions ne donnent pas exactement les mêmes résultats. Souvenez-vous des morceaux de ballons de baudruche récupérés après une détonation. Dans certains cas, il faut ramasser des dizaines de morceaux alors qu’il arrive aussi de n’avoir que deux morceaux, toujours attachés à l’embout du ballon. Ces variantes sont en fait dues aux différentes vitesses de déformation appliquées aux matériaux. Ces vitesses créent des points de rupture et c’est ce phénomène qui a motivé une équipe de chercheurs du Laboratoire de physique statistique de l’Université Paris Diderot à publier dans la revue Physicale Review Letters. Et à réaliser cette vidéo d’explosion d’un ballon de baudruche filmée au ralenti.

Puéril ? Loin de là. Les travaux des physiciens Sébastien Moulinet et Mokhtar Adda-Bedia contribuent à une meilleure compréhension des phénomènes de fragmentation de matériaux soumis à des impacts ou à des explosions. En effet, les matériaux ne se fragmentent pas de la même manière en fonction des efforts qui leur sont appliqués. Sur-gonflés lors de la perforation, les ballons vont se découper en de multiples fragments. Ces divisions multiples sont dues à l’instabilité du latex tendu qui possède alors un vaste réseau arborescent de points de rupture. Successivement, chaque point va se rompre à partir d’une position centrale. À l’inverse, si l'enveloppe de latex est raisonnablement gonflée, le point de perforation va créer deux gros fragments

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