Cet article est une ebauche concernant la physique des materiaux .

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Larme de verre

Type	Objet de fantaisie ( en ) , goutte

Caracteristiques

Materiau	Verre trempe
Compose de	Fin ( d ) , fin ( d )

Utilisation

Usage	Demonstration ( en )

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Une larme de verre , larme du verrier ou larme batavique est un petit objet de verre connu pour la particularite physique de se pulveriser quand sa pointe est rompue, alors qu'il est par ailleurs tres resistant aux chocs. On le qualifie aussi de batavique car c'est en Hollande qu'on a commence a en fabriquer.

Cette larme est realisee en laissant tomber du verre en fusion (autour de 1 500   °C ) dans de l'eau froide. Elle prend alors une forme assez semblable a celle d'une larme , avec une partie oblongue s'amenuisant en un petit filet plus ou moins long. A la rupture de cette extremite, les tensions provoquees par le refroidissement rapide sont liberees et toute la larme se transforme avec un grand bruit en une myriade d'infimes eclats.

Proprietes physiques [ modifier | modifier le code ]

Les tensions au sein d'une larme batavique sont importantes ^{[ 1 ] , [ 2 ]} .

La larme, avant d'atteindre l'eau, est chaude, a viscosite faible. Au contact de l'eau, la surface se refroidit immediatement, se contracte (par effet de dilatation thermique ) et voit sa viscosite augmenter brutalement. En se contractant, elle comprime le cœur de la goutte. Mais le cœur, encore chaud et fluide, relaxe cette contrainte rapidement, et suit la contraction de la surface par cet effet. Au moment ou le cœur lui-meme se refroidit, il voudrait se contracter davantage par effet de dilatation thermique , mais la surface l'en empeche: elle est de viscosite trop elevee pour relaxer la contrainte que cela induit. Le cœur induit donc des contraintes de compression a la surface qui en echange induit des contraintes de traction dans le cœur. Ce phenomene est le meme que celui utilise pour la trempe thermique des verres, mais est plus violent pour la larme (le verre trempe etant refroidi a l'air et non a l'eau froide).

Pour qu'un verre casse, il faut qu'une fissure s'y propage. Cela n'est possible que si la fissure subit une contrainte de traction seuil definie par la tenacite du verre. La larme aura surtout des fissures a sa surface (issu de sa manipulation, des poussieres, etc...), mais sa surface est en compression. Cela signifie qu'avant d'atteindre une contrainte de traction suffisante pour propager une fissure, il faut deja appliquer une contrainte de traction annulant la compression de surface due a la trempe. De ce fait, la larme a une resistance mecanique exceptionnelle comparee a un verre ordinaire.

En revanche, si une fissure atteint le cœur, ce qui arrive si on coupe la queue de la larme, elle va entrer dans une zone ou la contrainte de traction depasse largement celle necessaire a sa rupture: elle a plus d'energie qu'il lui en faut pour se propager. Pour dissiper ce trop plein d'energie, la fissure augmente sa surface par ≪ branchement de fissure ≫ ^{[ 3 ]} , ce qui produit de petits fragments de verre. Les fragments etant petits (donc de masse faible) et la propagation de fissure rapide (plusieurs milliers de m/s) ^{[ 4 ]} , la goutte explose alors de facon impressionnante ^{[ 5 ]} .

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

Voir aussi [ modifier | modifier le code ]

Bibliographie [ modifier | modifier le code ]

• L'Encyclopedie de Diderot , premiere edition, tome 9, p.  296, entree ≪ Larme ≫.

Articles connexes [ modifier | modifier le code ]

• Bouteille de Bologne
• Stress thermique   (en)

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