Alors que tout le monde attendait de la physique quantique, étant donné le comité d'honneur des IPhO2025, les épreuves théoriques ont porté sur
- la cosmologie,
- une ingénieuse pendule qui est automatiquement remontée par l'utilisation de la poussée d'Archimède et des variations de la pression atmosphérique,
- la physique des bulles et des bouteilles de champagne (Figure 1).
Parmi l'équipe de "marqueurs", deux membres ou anciens membres du LOMA : Marine Thiebaud (ancienne doctorante) et Simon Villain-Guillot.
Figure 1 : Deux jets gazeux observés après l'ouverture d'une bouteille gardée à 6 °C (gauche) ou 20 °C (droite). D'après [1].
La deuxième épreuve expérimentale portait sur la physique des milieux granulaires et visait à répondre à deux questions:
- Quelle est la taille d’un cratère d’impact ?
- Quel est le mécanisme de frottement dans le sable ?
Les candidats qui suivaient l'actualité de la recherche sur le campus de Bordeaux savaient répondre... ou du moins avaient reconnu dans la « boîte mystère » qui leur avait été remise, pour répondre expérimentalement à ces défis, tout le nécessaire pour reproduire les travaux menés au LOMA dans l'équipe de Jean François Boudet et Hamid Kellay. Notamment une série de billes d’acier et du sable fin (de la forêt de Fontainebleau cette fois-ci et non de la dune du Pyla).
Figure 2 : Chute de billes dans du sucre. Une invitation sur Mars dans votre cuisine.
En lâchant des billes de différentes tailles et/ou de différentes hauteurs, les candidats ont formé des cratères dans le sable, analogues à ceux qui se forment sur Mars ou sur la Lune. Le diamètre du cratère augmente avec l’énergie de l’impact, reflétant ainsi le mécanisme physique en jeu : lors de l’impact, le volume de sable mis en mouvement s’élève d’environ un diamètre de cratère. Le frottement est, lui, étudié en faisant rouler des billes sur un lit de sable soigneusement préparé. Les candidats à l'IPhO ont démontré expérimentalement que la distance d'arrêt d'une bille est proportionnelle à son énergie cinétique initiale. L'énergie cinétique de la bille est dissipée par un mécanisme analogue au frottement solide, clairement formulé par Coulomb, physicien et ingénieur français.
Les deux manips expérimentales seront bientôt disponibles pour les étudiants au Sciences Lab@22.
Les candidats à l'IPhO ont découvert que les expériences minimales sur table peuvent être aussi difficiles qu'elles paraissent simples ! En réduisant un système complexe et distant à ses composantes physiques essentielles, on peut en percevoir l'universel. Tout au long de la partie expérimentale du concours, les élèves ont appris un autre fait universel : on n'est jamais trop vieux pour jouer dans un bac à sable, comme nous l'a montré Jean-François Boudet.
Référence
[1] Liger-Belair, G., Cordier, D., Honvault, J. et al. Unveiling CO2 heterogeneous freezing plumes during champagne cork popping. Sci Rep 7, 10938 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-10702-6