Le splash, qu'est-ce que c'est?

Un "splash" est un phénomène physique correspondant à l'impact d'un solide sur un liquide, d'un liquide sur un liquide ou enfin d'un liquide sur un solide.
Lorsqu'une goutte d'eau ou de n'importe quel autre liquide tombe sur une surface, cette goutte se répend et crée une couronne avec un bord fin qui, d'abord, développe des ondulations le long de ses bords puis se casse. Durant ce procédé, le fin filet compris dans la couronne se rétracte et se déchire en morceaux.
Ce nom provient de l'onomatopée anglaise "Splash" désignant le bruit produit par l'impact d'un liquide avec autre chose.

Mais pourquoi a-t-on donc une violente "explosion" qui est visible quand le liquide s'écrase sur une surface sèche?
Pourquoi y a-t-il apparition phénomène de "splash"?
Comment est-ce que l'énergie, qui représente, au départ, seulement l'énergie cinétique de la goutte d'eau au moment du lâcher, se fragmente en petits bouts tandis que notre liquide se décompose en milliers de morceaux discontinus?

Toutes ces questions sont autant de sujets d'étude sur le phénomène complexe du splash, auquel nous nous intéressons ici.

Un peu d'histoire

La forme élégante de la couronne des splash a attiré l'attention de nombreux photographes depuis la série de clichés réalisée par le physicien Arthur Masson Worthington (1865). Ces clichés montraient l'aspect du splash provoqué par la chute d'une goutte de lait ou de mercure sur une surface solide.
Il est intéressant de savoir pourquoi et comment Worthington a eu l'idée de faire ces clichés.

Au départ, Worthington était un chronophotographe. Celui-ci travaillait sur la propension de l'esprit à associer entre elles un nombre d'images dans une structure séquentielle et à les mettre en relation si chaque image, ainsi mise bout-à-bout, montre une incrémentation progressive de la position.

Son étude était la suivante :

Deux balles étaient retenues, en lévitation, par des electro-aimants. Les deux étaient alors relachées au même moment en coupant l'alimantation du circuit. L'une d'entre elles déclenchait une lampe torche qui éclairait l'appareil pour la prise de la photo, et l'autre balle tombait dans une mixture formée de lait et d'eau. En faisant varier la hauteur de la balle déclenchant la lumière, Worthington pouvait enregistrer différents moments de la chute de l'autre boule. Il assemblait alors les images ensemble en une séquence d'images, pour donner l'illusion d'une série continue, d'un "film", de la chute de la boule.

C'est une simulation d'un set continu d'images. Même si l'on sait que chaque image a été prise indépendamment des autres, nous sommes persuadés instinctivement que l'on voit l'expérience représentant la chute progressive de la même balle dans le même liquide.

Présentation générale des paramètres

Le phénomène du splash est soumis à de nombreux paramètres. Sa caractérisation demande donc des expériences différentes concernant la variation de ceux-ci :

Notre étude dépend de différents paramètres, tel que la forme de la goutte, sa vélocité, son volume, sa tension de surface, sa masse volumique, sa viscosité et du substrat utilisé, qui influent de manière importante sur l'énergie de distribution de la gouttelette éjecté. De plus, la pression du gaz environnant est un facteur majeur lors de notre expérience car le splash dépend fortement de ce dernier.