Vortex et « effet Thelier »

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Olympiades de Physique France
8 et 9 février 2013
Palais de la découverte à Paris
BESNIER Salomé, GOBERT Eugénie, LEROY Mélanie
Présentent
Vortex
et
« effet Thelier »

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Sommaire
PARTENAIRES 3
RESUME 4
INTRODUCTION 5
I : LE SENS DE ROTATION DU VORTEX 6
A : PRATIQUE 6
1 : REPONSE DES 4 COINS DU MONDE 6
2 : NOTRE REPONSE 7
B : THEORIE 8
C : INFLUENCE DU TEMPS DE REPOS 9
II : MOUVEMENTS DES FLUIDES DANS UN BECHER 10
A : DESCRIPTION DU MATERIEL. 10
B : PROFONDEUR DU VORTEX 11
C : LES COUCHES DE COULEURS 14
D : LA COUCHE D’HUILE 17
E : VITESSES ET TRAJECTOIRES DANS UN VORTEX. 18
III : DOSAGE D'ACIDE CHLORHYDRIQUE PAR LA SOUDE 21
A : DESCRIPTION DU MONTAGE 21
B : REALISATION DE L’EXPERIENCE 21
CONCLUSION 23
BIBLIOGRAPHIE 24
REMERCIEMENTS 25

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Partenaires

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Résumé
Le but de notre travail est d’essayer d’étudier la formation d’un vortex dans un bécher lors d’une
réaction chimique.
Nous nous sommes d’abord intéressées aux vortex libres créés dans une bouteille. Nous avons demandé
à différentes personnes dans le monde de reproduire la même expérience.
Ensuite, nous avons réalisé des vortex dans des béchers. Différents moyens comme l'encre, des
colorants, du poivre, de la poudre de lycopode, de l'huile … nous ont permis d’étudier qualitativement la
trajectoire de particules et de mesurer leurs vitesses.
Enfin, nous nous sommes intéressées à « l’effet Thelier », qui est la persistance d’une zone de non
réaction lors d’un dosage quand on agite vivement à l’aide d’un agitateur magnétique.
Nous cherchons actuellement à modéliser nos observations et à les simuler informatiquement.

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Introduction
Nous avons trouvé et adopté ce sujet d’une façon particulière. En effet, en classe nous avons effectué
un TP, en spécialité physique, sur la dureté de l’eau. Tout au long de ce TP, nous avons remarqué un
phénomène qui a attiré notre attention : en accélérant la vitesse de rotation du turbulent, nous avons
observé un tourbillon. Nous avons donc décidé de travailler sur la provenance de ce dernier, de par son
originalité et son aspect expérimental. C’est comme cela que nous avons affiné notre sujet et décidé
d’étudier les vortex dans le cadre des Olympiade de Physique.
En effectuant des recherches, nous avons remarqué qu’une question revenait très souvent dans les
livres ou autres supports de recherches. Cette question était mise en évidence comme une idée reçue:
« Est-il vrai que lorsque l’on vide un lavabo, le sens de rotation de l’eau est différent selon l’hémisphère
? » Nous avons donc décidé de partir de cette dernière pour débuter nos expériences.
De là, ont découlé plusieurs idées d’expériences et de mises en pratique afin de mieux cerner
l’ensemble du sujet. En affinant les expériences, nous sommes arrivées au dosage d’acide chlorhydrique
par la soude. Notre professeur, nous a de suite parlé d’un élève qu’il avait eu, et qui avait découvert ce
phénomène en classe : M. Gauthier Thelier (TS2 promotion Pierre-Gilles de Gennes). Cette expérience
nous a semblé fort intéressante ainsi que son aspect visuel. Ce dernier nous a poussées à faire de «
l’effet Thelier » l’aboutissement de notre sujet et de l’utiliser pour tenter de répondre aux questions que
nous nous posions.
Nous avons donc choisi d’organiser notre problématique de manière à retomber sur cet aboutissement
:
 Le sens de rotation est-il différent selon l’hémisphère ?
 Comment se forme un vortex ?
 Quelles sont les conséquences directes des vortex dans un dosage d’acide chlorhydrique par la
soude ?