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Etude du pop-corn

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Quand le pop-corn saute, la science avance

Aujourd’hui chercheurs à l’UPMC (Institut Jean Le Rond D’Alembert*) et à l’INRA, Emmanuel Virot et Alexandre Ponomarenko se sont rencontrés pendant leurs thèses au laboratoire d’hydrodynamique de l’Ecole polytechnique (LadHyX). En 2011, ils commencent à étudier la dynamique du pop-corn. Si le sujet semble plus concerner les salles de cinéma que les laboratoires de recherche, la petite friandise est en réalité un très bon objet d’étude en physique. Il est aussi un outil pédagogique hors pair. Leurs travaux sont parus dans la revue Journal of the Royal Society Interface en février 2015.

Lorsqu’ Emmanuel Virot et Alexandre Ponomarenko commencent à observer le pop-corn de plus près, ils travaillent sur les tempêtes et plus particulièrement la vitesse que doit atteindre le vent pour briser les arbres. « Parallèlement, nos collègues étudiaient des phénomènes physiques rapides associés aux gouttes d'eau. Ils utilisaient pour cela des caméras enregistrant plus de 10 000 images par seconde. Ça nous a inspiré », se souvient Emmanuel Virot.

Les deux scientifiques prennent alors sur leur temps libre pour tenter de répondre à des questions cruciales pour tout grain de maïs soumis à la dure loi de la poêle à frire : pourquoi éclatent-ils tous à la même température ? Pourquoi sautent-ils ? D’où provient le « pop » qui les caractérise ?

Amidon et vapeur d’eau

La clef est dans l’amidon présent dans le maïs. En portant le végétal à 180°C, l’eau qu’il renferme se transforme en vapeur. La pression monte à l’intérieur des grains et leur paroi se fracture. La vapeur se détend, dilate les bulles d’amidon qui l’emprisonnent et forme la fameuse mousse blanche dont tout le monde raffole. « En s'extirpant du grain de maïs, celle-ci prend appui sur la poêle et fait sauter le pop-corn », ajoute le chercheur. Première question résolue.

« Le saut du pop-corn ou la fracturation de la paroi du maïs n’ont en revanche aucune incidence sur le bruit. Les analyses acoustiques nous orientent plutôt vers la résonance de l’air dans une cavité que l’évacuation d’une petite quantité de vapeur a creusé à même le grain de maïs ».

Objectif science 

Mais pourquoi sacrifier ses week-ends et ses vacances sur l’autel du pop-corn ? Au-delà de son aspect ludique, l’étude de la friandise apporte des éclairages certains en thermodynamique ou en acoustique. « C’est aussi un excellent objet pour étudier la biomécanique », souligne Emmanuel Virot. « Le pop-corn éclate comme ces plantes qui se fracturent pour disperser leurs graines (impatiens) et saute comme un animal qui utilise ses muscles pour s’élancer ». Les deux scientifiques ont également trouvé dans la dynamique du maïs soufflé des pistes pour décrire les phénomènes régissant une découverte récente en mécanique des fluides (explosions de gouttes de LeidenfrostNouvelle fenêtre).

Enfin, le pop-corn est particulièrement bien adapté à l’enseignement. « Les élèves s’approprient facilement cet objet du quotidien. C’est l’occasion de leur parler de température, de pression, de fracture, d’élasticité, de biologie… et d’aiguiser leur appétit pour les sciences », s’amuse le chercheur.

 

 

*UPMC/CNRS

Crédits photo : Emmanuel Virot et Alexandre Ponomarenko



19/03/15