Comment expliquer simplement le flux laminaire?

« Flux laminaire? Tu as dit « flux laminaire »? C’est-à-dire? Je croyais qu’ici on faisait des sciences ludiques, funs, sympas, loin des cours rébarbatifs d’un professeur soporifique! » Oui, tout à fait! Mais ce n’est pas parce que le nom est un peu barbare, qu’on ne peut pas rendre l’explication sympathique! C’est le défi que je me lance avec cette activité scientifique ET amusante! A la fin, je fais le pari que tu auras compris ce qu’est un flux laminaire et que tu auras bien rigolé !

Les ingrédients pour cette expérience scientifique

• 2 ballons de baudruche (avec deux attaches si comme moi, tu galères toujours à faire des nœuds !)
• Du scotch
• Une aiguille
• De l’eau sous pressionLa pression est la force que l'on exerce en appuyant sur une... More (c’est-à-dire de l’eau qui sort du robinet !)

Ce qu’il faut faire pour créer un flux laminaire

Remplis les deux ballons de baudruche avec de l’eau

Pour cela met l’embout du ballon autour du robinet et ouvre l’eau du robinet. L’eau arrivant sous pressionLa pression est la force que l'on exerce en appuyant sur une... More, elle va gonfler ton ballon. Attention, les premières fois que j’ai fait ça, j’ai réussi à mettre de l’eau partout dans la cuisine ! Pour éviter cela, tiens le ballon d’une main, et de l’autre coupe l’eau une fois que le ballon est bien rempli. Une fois l’eau coupée, pince l’embout du ballon et détache-le du robinet. Si tu ne pince pas correctement le ballon, c’est à ce moment-là que tu vas prendre une douche! Fais ensuite un nœud, ou bien met une attache tout en tenant toujours l’embout bien pincé entre tes doigts.

Recommence l’opération avec le deuxième ballon.

Installation du scotch

Sur l’un des ballons, colle 4 bouts de scotch de manière à ce qu’ils forment un petit carré d’environ 1cm de côté.

Ne mets rien sur l’autre ballon.

Place à l’expérience scientifique et amusante

Choisi une place qui ne craint par l’eau : le jardin, la terrasse, la baignoire…je décline toutes responsabilités en cas d’inondation ! 🙂

Prends l’aiguille et perce le ballon qui n’a pas de scotch. Résultat : le ballon explose d’un seul coup et toute l’eau s’échappe d’un seul coup (et tu as probablement été éclaboussé۰e !)

Maintenant, prends l’aiguille et perce le deuxième ballon au centre du petit carré formé par les scotchs. Résultat : le ballon n’explose pas mais un magnifique jet d’eau apparait. Il semble figé dans le temps. L’eau ne semble pas bouger, pourtant, elle s’écoule. Ne trouves-tu pas que cela ressemble à de la magie? Mais non, il n’y a rien de magique! Tu viens juste de créer un flux laminaire grâce à une expérience ludique…et aquatique! 😉

Si cela t’a plu que tu veux découvrir d’autres expériences scientifiques faciles à faire pour les enfants, tu peux aller par ici pour en trouver d’autres!

Comment fonctionne un flux laminaire?

La première chose à savoir dans cette expérience, c’est que tu as mis de l’eau sous pressionLa pression est la force que l'on exerce en appuyant sur une... More dans ton ballon ! C’est un point important ! Essaye de remplir ton ballon avec une simple bouteille d’eau. Ton ballon se remplira, certes mais ne se gonfleras pas ! Le fait d’utiliser de l’eau sous pressionLa pression est la force que l'on exerce en appuyant sur une... More permet de mettre plus d’eau et donc de pousser les bords du ballon qui se gonfle alors.

C’est un peu comme le métro parisien : je suis sûre que tu as déjà vu des personnes pousser les autres voyageurs pour rentrer dans la rame alors qu’elle est déjà pleine ! Et bien là, c’est pareil ! Les molécules d’eau prennent toute la place du ballon, mais si tu forces un peu, en mettant de l’eau sous pressionLa pression est la force que l'on exerce en appuyant sur une... More, les molécules se sert un peu et le ballon gonfle (par contre, le métro, lui, ne gonfle pas !) Attention, si tu ajoutes trop d’eau, il y a un moment où le ballon ne pourra plus se gonfler et il cassera !

Donc voilà, tu as un ballon archi-plein ! Les molécules d’eau ne pensent qu’à une seule chose, sortir de là pour avoir un peu plus de place. 

Une expérience sans flux laminaire

Maintenant si tu perces le ballon sans scotch, les molécules d’eau vont sortir à toute vitesse, elles vont se ruer sur la sortie comme des sauvages. Résultats, elles se bousculent tellement que le ballon casse, et là, c’est la débandade ! L’eau sort de tous les côtés, le ballon a explosé et tu as probablement au moins 2 morceaux de ballons et non plus un ballon entier à la fin de ton expérience.

Les secrets du jet d’eau

Maintenant, si tu mets des scotchs sur ton ballon, tu le solidifies. C’est un peu comme si tu créais une porte de sortie pour les molécules d’eau. Les molécules d’eau vont donc toutes sortir sagement du ballon. Si on reprend l’exemple du métro, celui-ci n’explose pas lorsque les voyageurs sont serrés comme des sardines. Par contre, quand les portes s’ouvrent tous les voyageurs sortent sagement (en théorie) et empruntent le même chemin.

La comparaison avec le métro s’arrête là. Les voyageurs prenant chacun leur chemin (et parfois se bousculant !) Les molécules d’eau, elles, sont bien plus disciplinées ! C’est comme si elles sortaient en rang en se tenant la main deux par deux ! Chacune des molécules reste parallèle à ses voisines. Chacune suit le même chemin vers la liberté.

Et comme chaque microgoutte d’eau suit précisément le chemin de celle qui la précède, que toutes les molécules semblent se donner la main et avancer de concert…et bien on a l’impression que l’eau est figée !

Cet état a un nom particulier : il s’agit d’un flux laminaire ! Voilà un nouveau mot à ton vocabulaire de scientifique !

A quoi sert le flux laminaire ?

Le flux laminaire ne sert pas (uniquement) à s’amuser avec de l’eau pour former un joli jet ! C’est quelque chose qui est extrêmement important dans divers domaines. Cependant, pour avoir conscience de son importance, il faut savoir que le flux laminaire est quelque chose qui ne s’applique pas uniquement aux molécules d’eau (ou tout autre liquide) mais également aux molécules de gaz.

Les flux laminaires dans le transport

Dans le domaine de l’aviation, l’étude des flux laminaires est importante puisque l’on recherche toujours à créer un flux le plus laminaire possible lors du passage d’un avion. En effet, si l’air n’est pas laminaire, s’il est remplit de turbulences, il sera plus difficile pour l’avion de voler. Cela nécessitera plus d’énergie pour le maintenir en vol.

De la même façon les voitures (principalement de courses), recherche également à éliminer les turbulences dans l’air créées par le déplacement du véhicule pour tendre vers un flux laminaire. De nombreuses études sont faites pour comprendre le déplacement de l’air. Tu peux en apprendre un peu plus à ce sujet par ici, si ça t’intéresse.

Soyons bien d’accord, dès lors qu’il y a un déplacement d’un objet (voiture, avion ou autre), des turbulences sont créées et nous ne sommes pas en présence d’un flux laminaire. Mais les scientifiques essayent de s’en approcher le plus possible.

Le flux laminaire dans un laboratoire microbiologique

Un tout autre domaine d’application des flux laminaires sont les hottes à flux luminaire. Kézako ? Il s’agit d’un équipement de laboratoire qui permet d’avoir un environnement de travail le plus stérile possible. En effet, l’air ambiant est passé dans un filtre qui permet d’éliminer toutes les particules (vivantes ou non) qui se trouvent naturellement dans l’air. Puis cet air pur est envoyé en flux laminaire dans la hotte où le scientifique travaille sur une paillasse. Comme il n’y a pas de turbulence, que tous les atomes de l’air vont dans le même sens, c’est-à-dire vers l’extérieur, les particules et les pathogènes qui se trouvent dans l’air ambiant, à l’extérieur de la hotte à flux laminaire, ne peuvent pas rentrer. Le biologiste se trouve donc face à une zone de travail stérile (à condition d’avoir décontaminé l’intérieur grâce à une lampe UV par exemple, mais ceci est une autre histoire). Ces conditions sont nécessaires pour ne pas avoir de contamination dans une culture cellulaire.

Les flux laminaires peuvent également se retrouver dans des laboratoires spécifiques que l’on appelle des « salles blanches » où des personnes travaillent dans le domaine de la microélectronique. Ce qu’ils font est tellement petit, que la moindre poussière qui vient se poser sur leur expérience peut faire complètement rater le test.

Voilà, j’espère que cette expérience scientifique pour découvrir le flux laminaire t’a plu !

Est-ce que j’ai gagné mon pari sur le fait que tu aurais compris ce qu’est un flux laminaire tout en t’amusant?