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Physique des systèmes complexes
déposer une surface de liquide limitée par ce cadre en trempant le cadre ABCD
dans un liquide (figure 21).
D
A
F
c
B
Figure 21
Lorsque le film liquide est déposé, on peut libérer la portion AB du cadre.
L'expérience montre que le segment AB se déplace systématiquement de façon à
diminuer la surface totale du film liquide. Bien évidemment, dans toute cette expérience, la transformation s'effectue à volume de liquide constant.
Le liquide exerce donc en tout point du segment mobile AB une force de rappel.
En effet, pour empêcher le mouvement du segment mobile ou pour agrandir la
surface du film, il faut exercer une force de tension. Le film liquide agit en quelque sorte comme une surface élastique.
On appelle tension superficielle cr l'énergie qu'il faut fournir pour augmenter la
surface d'une unité: s'il faut fournir un travail élémentaire ôW pour augmenter la
surface du film de dS, alors
ow
0W = adS - 1 H7 = -
dS
(1)
L'unité de la tension superficielle est donc le Joule/m 2 • Ce travail correspond à
celui de la force F exercée sur le segment AB lors de son déplacement élémentaire
dx:
OW = adS = aldx = Fdx ~a= F / l
(2)
Tout se passe comme si le film liquide exerçait une force de rappel qui tend à diminuer sa surface. Cette force est appelée force de tension superficielle. La tension superficielle est donc une force par unité de longueur et dont la direction est
localement perpendiculaire à la courbe qui limite le film et également tangente au
film de liquide. De manière générale, les forces de tension superficielles tendent à
diminuer l'aire d'un film liquide (figure 22).