Abstract :
[en] A Bubble is a biphasic object in every sense of the word. First, as a
concept. Indeed, its production is within everyone’s reach as long as
they have soap, a frame and their breath at their disposal. Yet, the
physics behind their very existence and the phenomena associated with
them remain puzzling questions that involve complex notions. Second,
they are literally made up of two phases: a gaseous and a liquid. The
combination, nature and distribution of these phases are responsible
for the unique behaviour of bubbles. Among other things, bubbles are
easily deformed by external fields, which make them a wonderful object
to highlight their effects.
In this work, we investigate the different effects that external fields
and the body forces related to them have on the bubbles shapes. More
precisely, we describe the deformation that bubbles undergo under an
electric or a magnetic field. These reshaping are linked both to the
applied fields properties and to those of the liquids used to make the
bubbles. In addition, the substrate also appears to have an influence on
the deformation. We show that these dependencies can be expressed by
dimensionless numbers that describe the competition between the forces
involved. Moreover, we find that the functions relating the shapes and
these dimensionless numbers are linear under weak fields. We obtain
these linear functions and, using them, we properly define what weak
fields are. With these results, we are able to propose a general guide
on how to handle, control and deform bubbles. Furthermore, by com-
paring the deformation of bubbles and droplets under similar fields, we
demonstrate that bubbles are a wonderful object to illustrate the very
nature of the forces acting on them.
[fr] La Bulle est un objet biphasique dans tous les sens du terme. Tout
d’abord, en tant que concept. En effet, sa production est à la portée
de tous, pour peu que l’on dispose de savon, d’un cadre et de son souf-
fle. Cependant, la physique qui sous-tend leur existence même et les
phénomènes qui y sont associés restent des questions compliquées qui
peuvent faire appel à des notions complexes. Deuxièmement, elles sont
littéralement constituées de deux phases : une gazeuse et une liquide.
La combinaison, la nature et la répartition de ces phases sont à l’origine
du comportement unique des bulles. Entre autres, les bulles peuvent
être facilement déformées par des champs externes, ce qui en fait un
objet merveilleux lorsqu’il s’agit de mettre en évidence leurs effets.
Dans ce travail, nous examinons les effets que les champs externes et
les forces qui y sont liées ont sur la forme des bulles. Plus précisément,
nous y décrivons la déformation que subit une bulle sous l’effet d’un
champ électrique ou magnétique. Ces nouvelles formes sont liées à la
fois aux propriétés des champs appliqués et à celles des liquides utilisés
pour fabriquer les bulles. De plus, nous y constatons que le substrat
a également une influence sur les déformations. Nous montrons que
ces dépendances peuvent être exprimées sous forme de nombres sans
dimension qui décrivent la compétition entre les forces impliquées. En
plus de cela, nous trouvons que les fonctions qui relient la forme aux
nombres sans dimension sont linéaires si les champs sont faibles. Nous
obtenons ces fonctions linéaires et, en les utilisant, nous définissons pro-
prement à quoi correspondent les champs faibles. Grâce à ces résultats,
nous sommes en mesure de proposer un guide général sur la façon de
manipuler, contrôler et déformer les bulles. En outre, en comparant
les déformations subies par une bulle et une goutte sous des champs
similaires, nous démontrons que les bulles sont des objets qui illustrent
merveilleusement la nature même des forces qui agissent sur elles.
