Force-Free Motion of a Mercury Drop Alternatively Submitted to Shifted Asymmetric Potentials

Abstract
We present a macroscopic experimental realization of force-free motion consisting in a mercury drop experiencing alternatively in time two locally asymmetric and periodic potentials which are spatially shifted. A system of electrodes creates the potentials and the force applied to the drop is of electrocapillary nature. We study the macroscopic velocity of the drop as a function of the times during which it experiences each potential and investigate different regimes of macroscopic velocity. Adjusting the different times allows some of the drops to move whereas others of different local velocities have a zero macroscopic velocity. This system thus acts as a filter. We also study the case of stochastic modulation of the potentials. These results compare well with theoretical predictions and experimentally validate a model which has been proposed for motor protein assemblies.

Résumé
Nous présentons une réalisation expérimentale de mouvement sans force consistant à appliquer successivement à une goutte de mercure macroscopique deux potentiels localement asymétriques et périodiques, décalés dans l'espace. Chaque potentiel est créé par un système d'électrodes et la force appliquée à la goutte est d'origine électrocapillaire. Nous étudions la vitesse macroscopique de la goutte en fonction des temps d'adressage de chaque potentiel et mettons en évidence différents régimes de vitesse. Un ajustement des différents temps permet à certaines gouttes de se déplacer à vitesse finie alors que qu'autres, ayant des vitesses locales différentes dans chaque potentiel, ont une vitesse macroscopique nulle. Ce système joue donc le rôle d'un filtre. Nous étudions également le cas où les systèmes d'électrodes sont adressés de façon stochastique. Les résultats confirment les prédictions héoriques et valident expérimentalement un modèle qui a été proposé pour expliquer les phénomènes mis en jeu dans le mouvement des moteurs moléculaires.