Pourquoi un filet d'eau a-t-il tendance à se rompre ?

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Le filet d’eau à se rompre

Quand on ouvre un robinet, la veine liquide au sortir de l’orifice est calme et transparente, d’abord conique, puis cylindrique. Le plus souvent, le liquide se précipite vers l’ouverture de manière oblique et non verticale, les lignes de courant s’infléchissant. La longueur de la partie limpide est sensiblement proportionnelle au diamètre de l’orifice et à la vitesse de sortie de l’eau. Au-delà, la veine se trouble. Des renflements commencent à se dessiner, dont le profil s’accentue peu à peu et qui finissent par donner lieu à des étranglements complets et à des masses isolées. Le filet d’eau a tendance à se fragmenter. Pour s’en convaincre, il suffit de placer la main assez bas sous le Jet. On sent alors nettement l’impact des gouttes successives.
Observé au ralenti, sous éclairage spécial, le jet laisse apparaître une succession de grosses gouttes, Séparées les unes des autres par des gouttes encore plus petites ou satellites (un phénomène analogue explique d’ailleurs la limite de résolution i If. Imprimantes à jet d’encre). Les satellites sont eux-mêmes séparés |mi des gouttes encore plus petites, difficile à discerner. Les gouttes se succèdent aux mêmes points à Intervalles égaux et se détachent périodiquement de la partie continue de la veine.
L’explication du phénomène repose tut l’instabilité d’un cylindre liquide très allongé, dite instabilité de Plateau -Rayleigh. La tension superficielle du liquide a tendance à créer des gouttes les sphériques pour abaisser son énergie de surface, la surface ondoyante étant moindre que celle du cylindre. Si un étranglement commence à se produire sur une section du cylindre, la déformation s’exagère et il se fait une séparation suivant cette section. Chaque portion de liquide tend à obéir aux fore es superficielles dès qu’elle dépasse la section contractée. Mais cette striction demande un certain temps pour se produire. Elle ne sera définitive et la veine lie sera vraiment discontinue qu’à une distance de l’orifice proportionnelle à la vMf.se de sortie du jet et au diamètre de l’ouverture.
La veine, par ailleurs, fait entendre un son, qui résulte du choc périodique des masses isolées contre le corps sur lequel elles tombent, qui peut vibrer à l’unisson. Comme chaque masse isolée résulte du sectionnement complet là ou se trouvent deux étranglements consécutifs, le nombre de masses qui se forment par seconde et tombent sur la membrane augmente avec la vitesse et le diamètre. La hauteur du son suit les mêmes lois. Un filet d’eau de vitesse élevée tombant d’un robinet de fort diamètre créera un son plus aigu.