Des fils et de la pluie

Aujourd'hui on a mis à l'épreuve nos connaissances théoriques de la matière en réalisant une petite expérience toute simple. Les questions qu'on se posait étaient:

• Quel matériau est adapté pour rendre notre pavillon étanche en cas de pluie?
• Comment disposer ce matériau dans l'espace pour qu'il remplisse au mieux cette tâche?

Pour répondre à la première question, on a ramené différentes sortes de laine (merci mamie!). Comme on ne connaissait la composition exacte que pour une pelote, on a utilisé cette laine-ci: 80% acrylique, 20% polyamide nylon.

On réalise d'abord des petits cadres à l’aide de l’imprimante 3D. Ensuite, on tisse le fil dessus. Remarquons que ce fil n’est pas une fibre simple, mais il est composé de 3 fibres, tissées en un seul fil.

On tisse une fois dans le sens horizontal et une fois dans le sens vertical. C’est un tissage simple. Puis sur d’autres cadres on tisse deux fois dans le sens horizontal et deux fois dans le sens vertical. On appellera ceci double tissage par la suite.

On aimerait savoir si cette laine laissera passer la pluie ou non. Si elle laisse passer la pluie, on voudrait savoir combien d’eau passe à travers. Ceci devrait nous donner une information sur le volume cumulatif :

$V=AS\sqrt{t}=AI$

Pour simuler la pluie, on applique ensuite de l’eau dessus à l’aide d’un vaporisateur pour plantes. On recueille l’eau qui passe à travers avec un petit bol en plastique. On observe que le bol se remplit vite avec l’eau si on prend un seul cadre avec du tissage simple. On note aussi les masses des cadres avec la laine avant et après de les mouiller.
$m_{sec}=7 g$
$m_{mouillé}=25g +- 3g$

On répète l’expérience avec deux cadres superposés l’un sur l’autre. On observe de nouveau la formation d’une flaque d’eau en-dessous du dispositif. On note les masses de nos tissus.
$m_{mouillé1}=20g +- 2g$
$m_{mouillé2}=16g +- 2g$

Est-ce que l’orientation des cadres l’un par-rapport à l’autre a une influence sur le résultat ? Qu’est-ce qui se passe si on met un cadre shifté de 45° par-rapport à l’autre ? On observe toujours la flaque d’eau, par contre en mesurant les masses, on constate qu’il y a une différence plus importante entre le cadre au-dessus en en-dessous.
$m_{mouillé1}=23g +- 2g$
$m_{mouillé2}=12g +- 2g$

Répétons l’expérience avec 3 couches, disposées de nouveau décalées de 45°. La structure est très étanche jusqu’à un certain point. En continuant à verser de l’eau dessus, elle cède néanmoins et laisser passer l’eau. On observe de nouveau une flaque.
$m_{mouillé1}=23g +- 2g$
$m_{mouillé2}=15g +- 2g$
$m_{mouillé3}=13g +- 2g$

La tendance est claire: plus on utilise de couches, plus la structure est étanche. Qu'en est-il de notre cadre avec le tissage double?

Il met lui aussi du temps avant de commencer à laisser passer l’eau. On mesure sa masse.
$m_{sec}=9g +- 1g$
$m_{mouillé}=26g
 +- 2g$

La laine stocke donc presque jusqu'à 3 fois sa propre masse en eau! Par contre elle ne retient pas très bien cette eau, vu les grandes flaques qu'on observe en-dessous de notre structure.