Le paradoxe des feuilles de Thé

par Jean Marie Champeau 28 Juin 2022, 02:00 curiosité

 

Un verre de thé.

 

 

En remuant un thé, les feuilles au fond de la tasse se rassemblent au centre, alors que la force centrifuge devrait les pousser au bord.

 

C’est le paradoxe des feuilles de thé.

 

Le paradoxe
Schéma. La ligne bleue en pointillés est un flux secondaire qui pousse les feuilles de thé vers le centre du fond de la tasse.

Le paradoxe des feuilles de thé est un phénomène physique où les feuilles de thé en infusion se déplacent vers le centre du fond de la tasse après un brassage du liquide, plutôt que vers les parois de la tasse tel que l'on pourrait s'y attendre lorsqu'une force centrifuge est appliquée.


La solution est donnée pour la première fois par Albert Einstein qui explique à partir de là, dans un article de 1926, les causes de l'érosion des berges des rivières.

 

La ligne bleue en pointillés

est un flux secondaire qui pousse

les feuilles de thé vers le centre du fond de la tasse.


Lors de la rotation du liquide, une force centrifuge lui est appliquée, force qui grandit avec la vitesse de rotation. 

 

Or le liquide en contact avec les parois subit une force de friction, qui le ralentit, c'est-à-dire diminue sa vitesse de rotation, et donc la force centrifuge auquel il est soumis.

 

Ainsi, le liquide placé vers le centre sera plus fortement attiré vers l'extérieur que le liquide qui se trouve déjà à l'extérieur, ou en bas. En conséquence, ces volumes tendront à échanger leur position, et une circulation secondaire se mettra en place, comme montré sur le schéma ci-contre. 

 

Toutes les feuilles de thé vont donc à un moment donné se retrouver vers le fond de la tasse, au centre. Ensuite, à cause de leur densité plus importante que le liquide, elles ne pourront pas remonter, et elles vont donc y rester.

 

Méandres de rivière.


Le même phénomène peut être observé dans les méandres des rivières. 

 

L'écoulement hélicoïdal qui s'y forme est responsable notamment de l'érosion de la berge extérieure et de la formation de la barre de méandre, c’est à dire l’accumulation de dépôt d’alluvions sur le coude intérieur le long de la berge convexe. 

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