Parfois la connaissance d’un peu de physique de base permet de comprendre des choses.

Aujourd’hui par exemple : j’ai reçu deux pointeurs laser vert (532 nm). Voulant les essayer, je met deux piles dedans. Ça ne marche pas.

C’est étrange, mais j’essaye deux autres piles : même résultat.
Manifestement quelque chose ne va pas avec ce pointeur laser. J’essaye dans le second : idem. Peut être que ça vient des piles ? J’utilise depuis des années des piles rechargeables, et ces piles sont censées être chargées, toutes.

Je remarque cependant que le pointeur laser (qui doit émettre un faisceau vert) émet plutôt un très faible faisceau rouge. Ceci n’est pas une surprise : le fonctionnement de ces pointeurs est tel que c’est une diode rouge qui excite un semi-conducteur, qui va à son tour émettre un faisceau infra-rouge de 1064 nm ; faisceau qui va finalement passer à travers un filtre KTP qui va diviser la longueur d’onde par deux, et on retombe bien sur nos 532 nm de lumière verte.
Bref, ici donc, il n’y a pas de production de la dite lumière verte. Cette lumière rouge n’est visible par ailleurs que quand les piles sont vides, ce qui n’est pas bien logique : comme j’ai dis, elles sont chargées…

Il se trouve que j’ai également un pointeur laser bleu (405 nm).
Après tests, mes piles fonctionnement parfaitement dedans, elles sont donc bien chargées.

C’est là que je me suis souvenu : les piles rechargeables habituelles (Ni-MH) ont une tension de sortie de 1,2 V. Deux piles totalisent donc une tension de 2,4 V. Les piles non-rechargeables (alcalines) ont une tension nominale de 1,5 V, et donc deux piles fournissent 3,0 V.
En général, que ce soit dans un Game-Boy, une lampe torche, ou une manette de XBox, ceci n’a aucune importance.

Dans un laser, la différence a une grande importance.

Pour qu’un pointeur laser (ou toute source laser d’ailleurs) fonctionne, il faut que les électrons dans la source laser soient excités. Plus précisément, la population d’électrons excités doit être plus importante que la population d’électrons désexcités.
Ces électrons excités vont se désexciter et émettre un photon qui va lui-même engendrer d’autres photons en passant à côté des autres électrons : c’est ce qu’on appelle l’émission stimulée (le « S » dans « LASER »). Si les électrons se désexcitent avant que les autres soient excités, alors l’émission stimulée ne fonctionne pas. Et c’est ce qui se passe ici : la trop faible tension des piles rechargeables ne suffit pas à provoquer l’émission stimulée et donc à produire un faisceau laser : tout ce qu’on voit c’est une très faible lueur rouge…

La raison à cela est la nature d’une diode (lumineuse ou non) : les diodes ont une tension de seuil, en dessous de laquelle elles ne laissent pas passer le courant, ou alors très peu (voire trop peu) comme dans le cas présent. C’est la raison qui fait que la diode rouge ne produit pas assez de photons et qui empêche l’émission laser.

Pour parvenir à cette conclusion, j’ai légèrement réchauffé les piles rechargeables : ne les frottant dans les mains ou en les posant une minute ou deux contre un radiateur. Et là… miracle : le pointeur laser fonctionne ! Faiblement, certes, mais ça fonctionne. Le fait de réchauffer les piles a pour effet d’augmenter légèrement la tension de sortie, et cette augmentation a dû suffire pour dépasser la tension de seuil de la diode.

Je suis ensuite allé chercher des piles alcalines au coin de la rue : sans surprises, le pointeur laser fonctionne parfaitement avec des piles alcalines.
Ce qui est un peu normal au fond : le pointeur laser est prévu pour fonctionner sous 3 V de tension, et ici, une tension plus basse ne pardonne pas…

Au passage, si mes piles rechargeables à 1,2 V permettent à mon pointeur laser bleu de fonctionner, c’est simplement que le circuit électronique de ce pointeur utiliser une source laser différente, avec probablement une autre diode, dont la tension de seuil est plus basse, et donc atteinte même avec 2,4 V.

Bref, aujourd’hui la science a permis à deux piles rechargeables de ne pas finir à la benne :D

Ca ne marche qu'en Anglais, cette blague, mais je me devais de la faire. Here is Pluto :

pluto le chien
Plus sérieusement, après 9 ans 1/2 de voyage pour faire quelques 4 828 000 000 kilomètres (voyageant quand même à 14 km par secondes), la sonde New Horizons a permis de passer d'une image floue (prise par Hubble, le puissant télescope en orbite de la Terre) à quelque chose de net prise par la sonde New Horizons :


Les photos qui sont prises en grand nombre en ce moment vont être beaucoup plus nettes, d'une résolution de 100 mètres par pixels.

Après, il faudra néanmoins attendre un peu pour que toutes ces images soient envoyées jusqu'à la Terre : le débit de transfert se fait à 125 octets par seconde, ce qui est très faible, mais il est impossible de faire autrement vu l'éloignement de la sonde à la Terre et la taille de la sonde (équivalent à celle d'un piano à queue). Il faudra donc attendre environ 9 mois pour tout recevoir.

Durant ce temps, New Horizons continuera de s'éloigner de nous, du Soleil et même de Pluton, en direction d'autres astres, comme 1110113Y, qu'elle devrait survoler en 2019.

danger high tension logo
Combien de fois faudra t-il le dire : les machines à énergie surnuméraire c’est du charlatanisme (et les charlatans qui les présentent le savent très bien).

Le truc inévitable dans les débats après ça, c’est qu’il vient toujours la question des pompes à chaleur. En effet, on présente les pompes à chaleur comme une machine avec un rendement de 4 ; 5 voire de 10.
Cela est bien-sûr totalement faux. En physique, le rendement n’est jamais supérieur à l’unité. Il l’est sur la carte-bleu peut-être, mais pas en physique.

La grandeur que vous regardez là et qui est plus grand que 1, c’est le coefficient de performance de la pompe à chaleur. Ce nombre correspond à la réduction de la facture d’électricité.

La pompe à chaleur utilise un système mécanique de pompes et de compresseurs pour déplacer un fluide d’un endroit où se trouve de la chaleur (le sol de votre jardin) vers un endroit où on veut que cette chaleur soit (l’intérieur de votre salon). Pour qu’une pompe à chaleur fonctionne, il faut l’alimenter en électricité.
Le coefficient de performance, c’est le rapport entre la chaleur extraite du jardin et restituée à votre salon et de l’électricité que vous avez dû fournir pour effectuer cette extraction, autrement dit, ça informe sur la quantité d’électricité que vous avez économisé par rapport à chauffage électrique (la coefficient de performance d’un chauffage électrique est de 1).

Si le coefficient de performance est plus grand que 1, ça signifie juste qu’il est plus rentable d’un point de vu économique d’utiliser une pompe à chaleur que d’utiliser un radiateur électrique. C’est tout.

Il n’est pas question de production énergie, mais de transport de chaleur. La pompe à chaleur va chercher des calories (de la chaleur) dans le sol (il y en a toujours, même en hiver) et les déplacer dans votre maison au moyen d’un fluide que l’on va forcer à capter et libérer cette chaleur quand on veut. On ne produit pas d’énergie, on ne revend pas d’énergie à EDF, on ne gagne pas d’argent : on en dépense juste beaucoup moins car on prend la chaleur du sol (que personne n’utilise) pour l’utiliser dans la maison, et ce transport coûte moins cher qu’utiliser un chauffage électrique ou à gaz.

L’utilisation d’une pompe à chaleur ne vous permettra pas de vous passer d’une facture d’électricité (ou alors vous devez pédaler…). Elle réduit juste la dite facture.

Image de Paulina Clemente

Cosmos est une série TV culturelle débutée en 1980 par Carl Sagan. Ce fut durant longtemps une des émissions documentaires les plus vues sur Terre (par plus de 500 millions de personnes dans 60 pays différents).

À sa mort en 1996, sa veuve ainsi que Neil deGrasse Tyson décident de continuer la série. En 2014, le projet est diffusé à la TV sous le nom Cosmos : A Spacetime Odyssey.

J’aimerais partager cette série avec vous : ce sont 13 épisodes d’environ 45 minutes chacun qui parlent de l’univers, de l’espace-temps, de la vie, de l’évolution, de l’homme, de l’exploration spatiale, des trou noirs et des grandes découvertes scientifiques (pourtant pas les plus connues) : de G. Bruno et Copernic à Faraday, en passant par Newton, Herschel, Halley ou encore par le français Mouchot.

Outre l’incroyable travail de vulgarisation fait dans cette série, les images et les animations d’explications sont magnifiques et très prenantes.

Il existe une version disque aux USA (zoonée (!)) disponible en import plus ou moins simplement, sinon on trouve aussi l’émission ailleurs sur la toile — et les sous-titres (à défaut de pouvoir le trouver en France autrement à ce jour).

Si vous aimez les émissions scientifiques, les documentaires sur l’univers ou la place de la vie et de l’homme en son sein, je vous conseille d’y jeter un œil. Ça vaut vraiment le coup :

cosmos a spacetime odyssey
Un résumé des épisodes est disponible sur Wikipédia, si un épisode en particulier vous intéresse.

un panneau solaire
Les sites satyriques (du style du Gorafi.fr) sont de plus en plus nombreux mais ce n’est pas sans quelques petits problèmes.

Si parfois un canular est déguisé en véritable information (je tombe moi-même parfois dans le panneau), ces sites racontent des blagues simplement pour l’humour. Encore faut-il le comprendre et quand on ne sait pas et que personne ne sait… Ben… ça fait mal.

Le site National Report avait partagé une blague selon laquelle l’usage des panneaux solaires épuisaient le Soleil, et qu’il ne resterait que quelques siècles au Soleil avant que celui-ci soit complètement épuisé, mettant alors fin à toute existence de vie sur Terre.

L’article a été partagé en masse sur les réseau sociaux…

Ce genre de phénomène arrive très souvent, mais il faut avouer que celui-ci est quand même vraiment très gros.
Après, certains disent que plus c’est gros, mieux ça passe… Mais bon y’a des limites quand même.


Pour le côté scientifique : bien-sûr que non, l’usage des panneaux solaires n’a aucune incidence sur l’épuisement du Soleil !
Tout comme le fait de retirer une casserole du gaz (en laissant le gaz brûler) n’aura aucune incidence sur la consommation de gaz : casserole ou pas, ça brûlera autant jusqu’à ce que vous coupiez l’arrivée de gaz.

En fait, l’énergie solaire qui arrive sous forme de lumière et rayonnement électromagnétique sur les panneaux solaires arrive dans tous les cas sur Terre : les panneaux ne sont que des capteurs qui attrapent cette énergie pour la transformer en électricité au lieu de la laisser filer sur le sol.

(Via Nagumo)

Sinon voilà deux autres sites satyriques, en plus du Gorafi cité plus haut :

image de Chandra Marsono

Pour continuer à démonter les idées reçues sur les phénomènes physiques, en voici une qui est passée dans Mythbusters (épisode diffusé le 20 juillet dernier sur la chaîne Allemande "DMAX") : est-ce qu'une collision frontale de deux voitures roulant chacune à 80 km/h est équivalente à une collision d'une voiture à 160 km/h sur un mur ?

Réponse : non.

Précisions

Le principe est de comparer une double collision à une certaine vitesse et une collision simple à une vitesse deux fois plus grande.

Les deux voitures sont identiques (même masse) et le mur est considéré comme immobile et indestructible (un gros mur).

L'idée reçue

L'idée reçue est de croire que foncer dans le mur à 160 km/h est aussi "dangereux" qu'une collision de deux voitures à 80 km/h, car le mur ne bouge pas et que, dans chacun des cas, l'obstacle est percuté à 160 km/h.

La réalité est contre-intuitive et seule une démonstration peut à mon avis vous persuader de la vérité car une collision en voiture à 80 km/h sur un mur est aussi destructeur pour une voiture et ses occupants qu'une collision frontale de deux voitures roulant chacune à 80 km/h.

Ceci : voitures1
Est bien équivalent à ceci : voiture2

Démonstration


En fait, il ne faut pas confondre la vitesse d'approche de l'obstacle (2×80 = 160 km/h dans le premier cas, et 80 km/h dans le second) avec l'énergie dissipée.
En effet, si la voiture et ses occupants sont amochés après l'accident, c'est parce qu'ils absorbent l'énergie dissipée lors du crash.

Une voiture qui roule avec une vitesse de 80 km/h possède une énergie cinétique (énergie due à la vitesse). La valeur de cette énergie est donnée par la relation Ec = 0,5×m×V² où Ec est l'énergie cinétique (en joules), m la masse de la voiture (en kg) et V la vitesse (en m/s).


Dans le cas de la voiture et du mur, L'énergie cinétique du mur est nulle : il est immobile : Ecm = 0. Celle de la voiture vaut Ec = 0,5×m×V².

Ce que la voiture absorbe en se fracassant est la somme des deux énergies (voiture + mur), autrement dit celle de la voiture, donc : E = 0,5×m×V².

Dans le cas des deux voitures, chacune des deux voitures possède une vitesse, et donc de l'énergie cinétique : Ec1 et Ec2.
L'énergie absorbée lors du crash est donc la somme, soit Ec1 + Ec2. Or, les deux voitures ont la même masse et la même vitesse, donc Ec1 = Ec2.

L'énergie absorbée par les deux voitures réunies est donc Es = 2×Ec1 = 2×0,5×m×V² = m×V².

On voit que, lors de la double collision, il y a deux fois plus d'énergie à absorber. Mais il y a également deux voitures, qui se partagent cette absorption. Je pense que c'est ce qui n'est pas pris en compte dans la culture populaire.

Chaque voiture absorbe donc la moitié de m×V², soit E’ = 0,5×m×V².

Conclusion

Que ce soit une voiture roulante ou un mur fixe qu'on ait en face de nous, la voiture aura le même niveau de destruction après une collision (mais à mon avis il vaut mieux éviter autant l'un que l'autre).

Dans l'autre sens, il vaut mieux percuter une voiture roulant à contre-sens à 80 km/h qu'un mur à 100 km/h.

(L'explication aurait pu se faire aussi avec les quantités de mouvement (p = mv). Je pense alors que cette méthode est plus adaptée pour le cas d'une voiture et d'un poids lourd.)

MÀJ : en remerciant un lecteur (AG), voici le lien de la vidéo des Mythbusters : http://www.youtube.com/watch?v=r8E5dUnLmh4