Quoi de plus banal que le "plouf" que l'on entend lorsque l'on jette un caillou dans l'eau, souvent associé à des éclaboussures. Mais parfois, au lieu d'un plouf, on entend juste un petit "plop", et le caillou coule presque sans déranger la surface.
Qu'est ce qui distingue ces deux cas ? Les chercheurs du laboratoire de physique de la matière condensée et nanostructures (CNRS/ Université Lyon 1) ont montré que la vitesse d'impact du caillou doit dépasser un certain seuil pour que l'on entende un plouf, produit par la fermeture de la cavité de l'air entraîné lorsque le caillou pénètre dans l'eau. Jusque là, rien de très surprenant.
Le plop (à gauche) et le plouf (à droite): la seule différence entre ces deux cas
est l'état de surface des billes, qui arrivent à la surface à la même vitesse Le point le plus remarquable de leur travail est ailleurs, à savoir que la valeur du seuil de vitesse dépend de l'état de surface du caillou. En d'autres termes, une bille hydrophile (qui attire l'eau), par exemple une bille de verre parfaitement polie, ne fait qu'un petit plop, même à grande vitesse, alors qu'une bille hydrophobe (qui repousse l'eau), par exemple une bille recouverte d'un revêtement de silane, de quelques nanomètres d'épaisseur, produit un gros plouf quelle que soit la vitesse d'impact. Les chercheurs ont fait l'expérience avec deux billes, dans les mêmes conditions de vitesse (voir la figure).
Ainsi, les caractéristiques des impacts sont contrôlables par des modifications à l'échelle moléculaire de la surface de l'objet solide. Que de tels détails microscopiques déterminent des phénomènes macroscopiques était inattendu, car cela va à l'encontre des explications qui prévalaient jusqu'ici en physique pour décrire ces phénomènes. Etre capable de contrôler la formation de cavités d'air, surtout quand elles sont indésirables, comme lorsque les navires fendent les vagues, devrait s'avérer utile.