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Diagramme de phases

Comme nous avons vu dans la partie théorie, il existe différents régimes de rebonds pour les gouttes rebondissantes. La construction du diagramme de phases consiste à faire l’étude du comportement d’une goutte de diamètre connu en fonction de l’accélération que subit le système par les vibrations.

Dans la partie 2.2, nous avons vu que l’accélération du pot vibrant est donnée par γ = A∗ω^2, où A est l’amplitude du mouvement du support (qui dépend de l’amplitude U du signal fourni au pot vibrant) et ω est la pulsation du mouvement, qui est égale à la pulsation du signal. On en déduit qu’on peut faire varier l’accélération γ en faisant varier le voltage U ou la fréquence f du signal. Nous avons donc décidé de fixer le voltage à 1,5V, pour lequel on a mesuré une amplitude A = 0,9 mm, et de faire varier la fréquence pour faire varier l’accélération.

Protocole :

Pour des gouttes de différentes tailles :

-placer une goutte (dont on mesure le diamètre grâce à une caméra et une échelle placée au fond du bain) sur la surface du bain à l’aide d’une trombone

-éclairer la goutte avec le stroboscope

-faire varier la fréquence et observer le comportement de la goutte. Grace au stroboscope, pour le rebond simple on verra une goutte statique et pour un rebond double on verra un rebond simple.

-relever les limites de changement de régime de rebond

Résultats:

Sur cette figure on retrouve le diagramme de phase que nous avons obtenus avec nos expériences. On distingue dessus 5 régimes différents pour les rebonds des gouttes :

- γ < 0,03g : pas de rebond pour tous les diamètres de gouttes testés

- 0,03 g < γ < 0,73g : rebond simple pour toute les tailles de gouttes

- 0,73 g < γ < 1,2g : rebond simple pour les gouttes de diamètre D > 3mm et apparition de zone de rebonds doubles pour les plus petits diamètres

- 1,2g γ < 1,52g : marcheurs pour les gouttes de tailles moyennes 2,4mm < D < 3,4 mm

- 1,52 g < γ : Seuil de Faraday

Le diagramme semble correct, cependant on n’observe pas de régime à 4 périodes ou chaotique sur notre diagramme. On peut supposer que cela est du a un des 2 raisons suivantes :

-le régime chaotique apparait pour des gouttes encore plus petites que celle qu’on a étudiée

-il y a eu un régime chaotique mais nous n’avons pas su le distinguer a l’aide de notre dispositif expérimenta

Vidéos montrant comment on reconnaissait les différents régimes:

Goutte à rebond simple (avec et sans stroboscope):

Goutte à rebond double avec stroboscope:

Marcheur: