La vérité est que, même si cela semble être le cas, l’eau dans le drain ne va pas plus vite à la fin. La vitesse à laquelle l’eau sort du drain dépend de ce qui se trouve au-dessus, car tout cela exerce une pression sur elle. C’est comme si c’était un piston, plus il y en a sur le dessus, plus il y a de pression et plus vite il sort. Il est défini par le théorème de Torricelli que nous connaissons depuis le 17ème siècle. Et dans le drain, l’eau a la pression de l’air plus la pression de l’eau elle-même ; Comme il reste moins d’eau, la pression de l’air reste la même, mais la pression de l’eau diminue.
Au fur et à mesure que l’eau descend dans le drain, elle a moins de poussée et perd de la vitesse. Il arrive un moment où la vitesse baisse tellement qu’elle s’arrête. Et à la fin il y a même une mare d’eau qui ne tombe même pas. Cela a l’air génial si vous faites une expérience simple à la maison.
Vous prenez un gobelet en plastique et faites un trou dans la base. Vous mettez un doigt pour couvrir le trou et remplissez le verre d’eau. Lorsque vous retirez votre doigt et laissez l’eau s’écouler du trou, vous pouvez voir qu’au début elle s’écoule beaucoup plus rapidement, et comme il reste moins d’eau dans le verre, la vitesse diminue car la pression diminue également. Et à la fin, il sort si lentement que vous pouvez voir les gouttes séparées les unes des autres. Dès que vous inclinerez le verre, il sera parfaitement clair qu’au début, l’eau sort sous un certain angle, c’est comme un tir parabolique. Comme lorsque vous frappez un ballon, selon la vitesse à laquelle l’eau sort, l’arc est plus ou moins grand. Et ce que vous voyez dans cette expérience, c’est que l’arc diminue au fur et à mesure qu’il reste moins d’eau, ce qui est la preuve que sa vitesse diminue également.
Ceci est beaucoup étudié en ingénierie. En plus de la pression, la vitesse à laquelle le liquide descend à travers le drain (ou à travers n’importe quel tube) est également affectée par d’autres phénomènes : en raison de la tension superficielle, l’eau qui traverse le centre est plus libre que celle qui est attachée au mur, et cela augmente si le drain a aussi un coude et fait que toute l’eau ne va pas à la même vitesse ; l’augmentation de la vitesse produit simultanément des turbulences qui affectent également la forme et la vitesse de descente du liquide. Et à tout cela s’ajoute que l’eau peut avoir une viscosité différente car elle contient du savon ou de la mousse ou tout autre produit. Et tous ces phénomènes physiques doivent être pris en compte, c’est donc un problème très complexe.
Mais la question a beaucoup de sens car on a tous l’impression que ce qui se passe c’est justement ça, qu’au final, l’eau qui s’écoule va plus vite. Et il en est ainsi parce que lorsque vous regardez l’eau tomber dans le drain, ce que vous voyez est la partie supérieure de l’eau, et cela a une très petite vitesse. Ce qui se passe en bas, dans la canalisation, vous ne voyez pas, vous n’observez pas l’eau qui tombe. Mais lorsqu’elle s’est presque complètement vidée, alors on voit l’eau qui tombe et on peut apprécier la vitesse à laquelle elle descend, chose qu’on ne pouvait pas faire avant car l’eau du dessus recouvrait ce qui passait en dessous. Et pour cette raison, lorsque vous pouvez enfin voir l’eau s’écouler, vous avez l’impression qu’elle va plus vite, même si ce n’est pas le cas.
Ruth Lazkoz Elle est docteur en physique et professeur et chercheur à l’Université du Pays basque.
Question envoyée par José Antonio Nuñez.
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