Une poussée d’Archimède… inversée !

Faire flotter un bateau sous un liquide en lévitation ? C’est possible selon une équipe de chercheurs de l’Institut Langevin et du laboratoire PMMH. Dans leurs travaux publiés dans Nature, l’équipe détaille une expérience de flottaison à l’envers qui exploite la vibration verticale d’un liquide en lévitation sur un « coussin d’air ». Ces travaux montrent des résultats contre-intuitifs sur les interfaces air/liquides, et permettent de s’interroger sur le comportement de ces fluides dans de telles conditions.

Sous l’action de la gravité, des liquides dans un récipient vont avoir tendance à tomber au fond du récipient, les plus denses en premier lieu. Pourtant, comme le montrent les chercheurs de l’Institut Langevin et du laboratoire PMMH, faire vibrer un liquide verticalement permet de le faire léviter au dessus d’une couche d’un fluide moins dense, comme un coussin d’air par exemple. Plus étonnant, cette vibration va aussi entraîner une flottabilité à l’interface inférieure du liquide en lévitation, comme si la gravité était inversée. Les chercheurs ont testé plusieurs liquides, comme de l’huile de silicone ou du glycérol (avec une forte viscosité) et sont ainsi parvenus à faire flotter un petit bateau à l’interface inférieure du liquide en lévitation.

Ces travaux défient également le principe d’Archimède, selon lequel une force de flottaison verticale égale au poids du volume de liquide déplacé s’oppose à la force de gravité. Ainsi, comme si la gravité était inversée la poussée d’Archimède semble l’être aussi pour ce liquide soumis à des vibrations verticales, comme le confirme l’expérience consistant à faire flotter deux bateaux, l’un à la surface du liquide et l’autre à l’interface inférieure du même liquide.
Outre la curiosité de ces résultats, ces travaux pourraient aussi avoir des applications pratiques dans le transport d’objets et de gaz piégés dans différents fluides.

Publication :
Apffel, B., Novkoski, F., Eddi, A. et al. Floating under a levitating liquid. Nature 585, 48–52 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2643-8

Contact : Emmanuel Fort, ESPCI Paris – PSL emmanuel.fort@espci.psl.eu