Voir la source de Bulle de savon

{{Voir homonymes|Bulle}}
{{À sourcer|date=mars 2010}}

Une '''bulle de savon''' est un mince film d'[[eau]] retenu par une pellicule de molécules [[savon]]neuses, formant une [[sphère]], dont la surface est chatoyante. Cette bulle, remplie d'air, reste stable quelques instants, durant lesquels elle est capable de flotter dans l'atmosphère, mais elle est sensible au contact avec des corps solides.

<gallery mode="packed">
Image:Soap bubbles in Algerian grassland.jpg|Un petit garçon faisant des bulles de savon dans une prairie d'Algérie
Image:Boy Blowing Bubbles Edouard Manet.jpg|''[[Les Bulles de savon (Manet)|Les Bulles de savon]]'', d'[[Édouard Manet]] (1867)
File:Frostedbubble2.jpg|Bulle de savon gelée.
</gallery>
Les molécules savonneuses sont constituées d'une couche de [[phospholipides]] [[amphiphile]]s. L'eau étant une [[molécule]] polaire, elle tend à une interaction électrostatique avec les molécules [[hydrophile]]s du savon, soit la « tête » [[Acide carboxylique|carboxylatique]], tandis que la « queue », formée par les [[Alkyle|radicaux alkyles]] ou hydrocarbonés, a quant à elle, une propriété [[Hydrophobie (physique)|hydrophobe]], favorisant le contact avec l'air.

Cette structure est similaire à celle des biomembranes, sauf que dans les bulles de savon, l'eau se trouve à l'intérieur de la membrane et non à l'extérieur.

Les bulles de savon résolvent [[physique]]ment des problèmes spatiaux complexes en [[Mathématiques|mathématique]], puisqu'elles forment {{quoi|la plus petite surface entre les points et les bords}} lorsqu'elles sont équilibrées.

La réalisation de bulle de savon, de simple [[jeu]] [[enfant]]in attesté par la [[Peinture (art)|peinture]] depuis le {{s-|XVIII|e}}, est devenue un véritable sport, avec ses concours et ses compétitions.

== Physique ==
=== Étude de la forme ===
[[Image:Chaplin-Blowing Bubbles.jpg|thumb|left|[[Charles Chaplin (peintre)|Charles Chaplin]], ''Blowing Bubbles'', seconde moitié du {{s-|XIX|e}}]]
[[Fichier:Lipid Islands on Soap Bubble.jpg|vignette|Ilots de [[lipide]] à la surface d'une bulle de savon, agrandie 250 fois. Décembre 2019.]]

En raison de la [[tension superficielle]], les films d'eau savonneuse sont dotés d'une certaine élasticité et il faut dépenser un peu d'[[énergie]] pour les étirer, comme on le fait sans s'en rendre compte lorsque l'on produit une bulle de [[savon]]. Ce phénomène peut, dans une certaine mesure, être comparé au gonflage d'un ballon de baudruche, à ceci près que le film d'eau savonneuse est constitué de [[liquide]] et que l'[[énergie]] mise en jeu pour produire une bulle est beaucoup moins importante. Il reste que la [[pression]] du [[gaz]] contenu dans une bulle est légèrement plus forte que celle de l'atmosphère environnante.

Plus l'[[Superficie|aire]] d'un film liquide est importante, plus son [[énergie potentielle]] est élevée. Or, tout système matériel atteint un [[Mécanique statique|équilibre stable]] lorsque son énergie potentielle est minimale. Une bulle de savon tend donc, naturellement, à prendre la forme qui lui permet d'enfermer un [[volume]] d'air donné dans une [[Surface minimale|surface d'aire minimale]] (principe de minimisation)<ref>Laurie Saulnier, « Ça bulle, ça mousse », conférence à la Cité des sciences et de l'industrie, 8 octobre 2011.</ref> ; tout le monde a pu constater qu'il s'agit d'une [[sphère]], mais constater n'est pas démontrer et les [[mathématicien]]s, [[Archimède]] en tête, s'y sont longtemps cassé les dents.{{Référence souhaitée}} Il fallut attendre [[1882]] pour que le mathématicien allemand [[Hermann Amandus Schwarz]] prouve que parmi toutes les surfaces enfermant un volume donné, la sphère est bien celle qui présente l'aire minimale ''(cf l'article [[Isopérimétrie]])''.

On peut généraliser ce problème : étant donnés deux volumes Va et Vb, quelle est la surface minimale susceptible de les contenir ? L'observation incite à penser qu'il s'agit d'une double bulle, limitée par deux portions de sphère, avec un « disque » de séparation bombé ou non. Ceci n'a cependant été prouvé qu'en [[1995]], et encore, dans le cas de deux volumes égaux.

Beaucoup de problèmes mathématiques très ardus ont pourtant des énoncés extrêmement simples.
{{clr}}

=== Lois de Plateau ===
[[Image:Making soapbubbles-SteveEF.jpg|thumb|Début d'une bulle.]]

Le problème se complique singulièrement lorsque l'on a affaire à une [[Mousse (matière)|mousse]] formée d'un très grand nombre de bulles accolées. Le physicien belge [[Joseph Plateau]], dans la seconde moitié du {{s-|XIX|e}}, énonça quatre lois simples, tirées de l'observation des bulles, jamais démenties, et qui portent son nom :

* tout film enfermant des bulles se compose d'éléments de surface lisses,
* la ''[[courbure]] moyenne'' de chacun de ces éléments est constante (ce ne sont pas forcément des sphères),
* lorsque trois éléments de surface se rejoignent, ils se raccordent selon une [[courbe]] régulière en tout point de laquelle leurs plans tangents forment des [[angle]]s de 120°, 
* lorsque ces lignes de raccordement se rejoignent, elles le font quatre par quatre et prennent alors, au point de rencontre, les quatre directions tétraédriques (comme les quatre [[Segment (mathématiques)|segments]] qui joignent le centre d'un [[tétraèdre]] régulier à ses sommets, et dont chacun forme avec les autres des angles de 109,5°).

=== Pression intérieure ===
[[Image:Soap Bubble - foliage background - iridescent colours - Traquair 040801.jpg|thumb|Deux bulles ou double bulle ?]]

Pour passer de l'extérieur à l'intérieur d'une bulle de savon, nous devons traverser deux surfaces de changement de milieu. En vertu de la [[Pression de Laplace|loi de Laplace]], nous en déduisons la pression à l'intérieur d'une bulle de savon. Elle est donnée par la formule :

<math> \qquad P_{int} = P_{ext} + \frac{4 \gamma}{R} </math>

P<sub>int</sub> étant la pression à l'intérieur de la bulle,

P<sub>ext</sub> la pression à l'extérieur de la bulle,

<math> \gamma </math> la [[tension superficielle]],

R le [[rayon (géométrie)|rayon]] de la bulle de savon.

=== Couleurs observées ===
Lorsque nous observons une bulle de savon en plein jour, nous pouvons voir des irisations rappelant les [[couleur]]s de l'[[arc-en-ciel]]. Pourtant le phénomène a une origine totalement différente. Ce phénomène d'[[iridescence]] est dû à des [[interférence]]s entre les rayons se réfléchissant sur la surface extérieure de la bulle et les rayons se réfléchissant sur la surface intérieure de la bulle.

Une bulle de savon qui vieillit perd l'eau de son film, on voit alors apparaître des régions noires. Lorsque cette eau a complètement disparu, elle devient complètement noire : c'est un « film de [[Isaac Newton|Newton]] », le film ne réfléchissant plus la lumière<ref>[[Étienne Guyon]], « Comment peut-on faire pour que les bulles de savon n’éclatent jamais ? », émission ''Les p’tits bateaux'' sur France Inter, 12 mai 2013.</ref>.

== Jeux et pratiques sportives ==
=== Jouets d'usage courant ===
[[Image:Banka mydlana.jpg|thumb|right|[[Iridescence]] d'une bulle de savon.]]
[[Image:Doullens (27 juin 2009) générateur de bulles 1a.jpg|thumb|Petit générateur de bulles.]]

Les petits tubes vendus dans le commerce avec un cercle fixé au bouchon, que l'on trempe et retrempe dans le produit liquide d'origine, donnent généralement d'honnêtes bulles d'environ {{unité|5|cm}} de diamètre. Ces petits tubes sont nommés « bullotins » dans certaines régions de France. D'autres, meilleurs, produisent des bulles nettement plus grosses, pouvant atteindre 15 ou {{unité|20|cm}}, ou davantage. Une fois le produit épuisé, on essaie souvent de le remplacer par de l'eau savonneuse ou du produit à vaisselle, mais cela marche bien souvent nettement moins bien{{refnec}}.

Pour des raisons ludiques et festives, ont été développés quelques modèles de petites machines générant des bulles en continu. Les spécialistes sont à peu près d'accord sur la composition du liquide{{refnec}}. De nombreuses recettes circulent sur Internet : la plupart d'entre elles recommandent l'utilisation de [[glycérine]] pour épaissir le mélange et assurer la stabilité des bulles de grande taille<ref name="UJF">{{Lien web | url =http://www-lsp.ujf-grenoble.fr/vie_scientifique/fete_de_la_science/bulles_geantes/recette.htm
| titre =Fête de la science 2002 à Grenoble :
| auteur =Laboratoire de spectrométrie physique (UJF de Grenoble)
| année =2002
| éditeur = Laboratoire de spectrométrie physique (UJF de Grenoble)
| site =www-lsp.ujf-grenoble.fr
| consulté le =6 juillet 2010
}}
.</ref>.

Pour obtenir 100 ml, il faut mélanger dans l'ordre<ref name="UJF"/> :
* 25 ml d'[[eau distillée]] (de l'eau très peu minéralisée convient également)
*  5 grammes de sucre (une à deux cuillères à café de sucre) (du sucre glace est parfois conseillé)
* 20 ml de liquide de vaisselle 
* 10 ml de glycérine  On peut en acheter en pharmacie
* 40 ml d'eau distillée. L'ajouter à la fin permet un meilleur mélange et moins de mousse.

Laisser ensuite reposer quelques heures, sans recouvrir, afin que l'alcool contenu dans le [[détergent]] s'évapore<ref name="UJF"/>.

Voici une recette générale pour faire des bulles de savon géantes :
* 1 volume de liquide vaisselle,
* 12-14 volumes d'eau,
* 1/4 de volume de glycérine.

Mais la [[glycérine]] est un produit cher, auquel une alternative intéressante est l'[[amidon]] de [[maïs]] contenu, par exemple, dans la « [[levure chimique]] ». C'est David Stein, faiseur de bulles géantes, qui l'a popularisée. Cette recette a l'avantage de revenir à un prix modique. Dans ce cas, ajoutez 1 cuillère à soupe de « [[levure chimique]] » pour 1 volume de liquide vaisselle. Récemment, les « bulleurs » (néologisme utilisé dans cette discipline sportive) ont encore simplifié et allégé la dépense, pour le même résultat, en utilisant l'[[amidon]] de [[maïs]] pur et sans additif, par exemple la simple « [[Maïzéna]] » vendue pour les préparations culinaires.
[[File:Bulle de savon géante - P1280711.JPG|234px|left|thumb|Bulle de savon géante.]]
Un autre ingrédient particulièrement important est le [[liquide vaisselle]]. Les conditions climatiques sont déterminantes, elles aussi, pour la stabilité des bulles. Plus l'air est humide, plus les bulles seront grosses et auront une longue durée de vie. C'est pourquoi les meilleurs moments pour « buller » sont à l'aube et pendant la nuit, quand l'humidité est la plus élevée. Se trouver à proximité d'un fleuve, d'un étang ou d'une forêt favorise l'[[hygrométrie|humidité de l'air]].

=== Pratique des bulles de savon géantes ===
Les champions parviennent à produire des bulles d'un mètre et plus. Il faut savoir manier la ficelle et les baguettes, ne pas hésiter à s'entraîner et à utiliser un grand nombre de litres de « sauce » avant de vouloir briller en public.

== Notes et références ==
{{références}}

== Annexes ==
{{Autres projets|commons=Category:Soap bubbles|commons titre=Bulle de savon
|wiktionary=bulle de savon}}
* ''[[Les Bulles de savon (Manet)|Les Bulles de savon]]'', d'[[Édouard Manet]] (1867).

=== Articles connexes ===
* [[Antibulle]]
* [[Baguette à bulles]]
* {{Lien|Pipe à bulles|trad=Bubble pipe}}
* [[Théorème de la bulle de savon d'Alexandrov]], théorème de géométrie différentielle.

=== Bibliographie ===
* [[Pierre-Gilles de Gennes|P-G. de Gennes]], F. Brochard-Wyart, D. Quéré, ''Gouttes, bulles, perles et ondes'', éd. Belin Échelles, 2002 {{ISBN|2701140552}}
* F. Graner, ''La Mousse'', éd. La Recherche, septembre 2001, p.&nbsp;46.
* M. Vignes-Adler, F. Graner, ''La vie éphémère des mousses'', éd.
* Pierre Zaoui, Beautés de l’éphémère.Apologie des bulles de savon. Coll.La couleur des idées.éd.Seuil,2024.
[[Pour la science|Pour la Science]], mars 2002, p.&nbsp;49.

=== Liens externes ===
* [http://mr.bubble.free.fr/site.htm Animation Flash présentant les phénomènes physiques régissant la création, le développement et l'explosion de la bulle en milieu liquide]
* [http://www-lsp.ujf-grenoble.fr/vie_scientifique/fete_de_la_science/bulles_geantes/recette.htm Fête de la Science 2002 à Grenoble : pour faire des bulles géantes]
* Vidéos explicatives : [https://www.youtube.com/watch?v=4yJk2wudmpo], [https://www.youtube.com/watch?v=tyaa_vvPiMQ], [https://www.youtube.com/watch?v=9MUVqS2w5ns&feature=related]
* [http://wiki.scienceamusante.net/index.php?title=Bulles_de_savon_g%C3%A9antes Science amusante : bulles de savon géantes]
* {{en}} [http://bubbles.org/html/solutions/formulae.htm Bubble solutions]
* [http://www.juggling.ch/gisin/bulles_savon/Bulles_de_savon.html Quelques recettes et indications pour créer des bulles de savon géantes, avec des savons achetables en Suisse. ]
* [http://www.palais-decouverte.fr/fileadmin/fichiers/visiter/conferences_evenements/pgdg/bulles_mousse.pdf Bulles, mousses ... et autres objets fragiles]

{{portail|physique|chimie}}

[[Catégorie:Mécanique des milieux non homogènes]]
[[Catégorie:Jeu]]
[[Catégorie:Jouet basé sur des principes de physique]]
[[Catégorie:Enfance]]