Le Hollandais Volant

On m'a dit un jour que la science physique était l'art de prouver des principes un jour et de démontrer le contraire le lendemain.

J'ai récemment acquis un bouquin vieux d'un siècle intitulé « Éléments de Physique et de Chimie à l'usage des Candidats aux Écoles Nationales d'Arts-et-Métiers » (édition de 1908).

Le livre de 700 pages trace l'ensemble du programme de physique et de chimie que les candidats à ce qui deviendra — je crois — l'ENSAM devaient maîtriser. On y trouve presque tout, et quasiment en partant de zéro. C'est magnifique à lire et d'un style qui rendrait toutes les notions de physique et de chimie accessibles à presque n'importe qui.

Bref, si j'en parle ici, c'est à propos des changements qui se font dans les sciences : les principes sont vrais un jour, puis on en trouve un autre qui est mieux, et ainsi de suite. L'un deux concerne l'éther, et voici ce qu'on peut lire dans le bouquin de l'époque :

Hypothèse de l'éther. — On admet actuellement qu'il existe un fluide impondérable répandu à travers tous les corps solides, liquides, gazeux, ainsi qu'à travers le vide : c'est l'éther. Ce fluide existe de manière continue dans l'espace, et il possède une élasticité très grande, en vertu de laquelle il transmet les vibrations des corps lumineux, calorifiques, électriques. […] Ainsi, on dit aujourd'hui que la lumière d'un corps se transmet […] grâce à un mouvement vibratoire […] du corps lumineux ; et comme il faut un milieu ne se déformant pas sous l'effet de ces vibrations, c'est à dire un milieu élastique, ce milieu ne peut être l'air, puisque, si nous considérons la lumière solaire, celle-ci a dû traverser les espaces où règne le vide avant de se propager à travers l'atmosphère. Cette nécessité d'un milieu élastique servant à la propagation de la lumière […] a fait songer à l'éther.

L'éther a en effet été « imaginée » comme un support des ondes électromagnétiques, dont fait partie la lumière. Sur terre, le son (onde acoustique) et les vagues sur l'eau (une onde également) ont besoin d'un support : sans air, pas de son et sans eau, pas de vagues. À l'époque on imaginait donc que les ondes électromagnétiques découvertes seulement peu auparavant avaient également besoin d'un support : l'éther.

Un peu plus loin, on peut lire ceci :

Cette hypothèse de l'éther est universellement admise aujourd'hui par cette raison indiscutable qu'elle a mis sur la voie de certaines découvertes intéressantes qui ont montré que les phénomènes électriques se transmettent comme les phénomènes lumineux par un mouvement vibratoire de l'éther.

Ce que je trouve marrant là dedans, c'est qu'aujourd'hui, cette « hypothèse indiscutable » est totalement abandonnée. Des expériences (par exemple celle de Michelson) qui voulaient prouver sa présence ou ses caractéristiques ont échouées (et ont même prouvé son absence). Einstein a donc dit que puisqu'il n'y avait aucune preuve de son existence, c'est qu'il n'existait tout simplement pas (ce qui était pour l’époque une déclaration à contre courant du monde scientifique, surtout pour l’employé de bureau de 26 ans inconnu de tout le monde qu’il était).

On sait maintenant que les ondes électriques et magnétiques sont couplées et se transmettent sous la forme d'une onde électromagnétique : il s'agit d'une propagation où les deux ondes s'entretiennent mutuellement en se propageant, sans aucun support.

Bref, récemment avec les neutrinos, la théorie de la relativité aurait pu tomber, et/ou ne plus suffire à son tour, donc ça montre bien que ce qui est vrai un jour, peut ne pas être vrai le lendemain… Et comme disait Einstein (merci Céline pour m'avoir donné cette citation, corrigée au passage) : « cent mille expériences ne prouveront pas que j'ai raison, une seule prouvera que j'ai tort. ». Et elle s'applique à toutes les sciences…

image de Alles-Schlumpf

Beaucoup sont devenus complètement fous contre le nucléaire depuis l’accident de la centrale de Fukushima-Daiichi, parlant d’une contamination mondiale, de malades, de cancers pour tout le monde.

Cet article remet les pendules à l’heure
 : nous voilà deux ans après la catastrophe.
Y a-t-il eu des morts liés à la radioactivité ? Non, aucun.
Va-t-il y avoir des morts liés à la radioactivité ? Probablement aucun. Les mesures appropriées ont été prises à temps pour les civils, et aucun des travailleurs n’a été exposé à plus de la dose cancérigène.

Ce n’est pas rien, ok. Mais ce n’est certainement pas la catastrophe écologique ou sanitaire dont tout le monde parle.

À noter aussi que ce qui s’est déroulé était voué à produire une catastrophe :
Fukushima a été frappée par le 5e plus puissant séisme depuis l’année 1900, un tsunami deux fois plus haut que ce que la centrale devait pouvoir résister, et des séismes secondaires d’une magnitude de 7,1 et de 6,3 […].
La centrale vieille de 50 ans a été frappé par une « tempête parfaite » et personne n’est mort.

Je vous l’avais dit : le Japon en 2011 est autrement plus évolué que l’Ukraine des années 80. Les mesures de protection et des évacuations ont été prises à temps.
Notons aussi que l’article parle des émissions radioactives d’iode 131 (principale cause du cancer de thyroïde) : en un mois, 94% de l’iode radioactive a déjà disparu. Et le mois suivant, c’est donc 94% des 6% qui restent. Et nous sommes plus de deux ans après.

Enfin, et l’article en parle et je pense qu’ils ont raison de le faire : certes, le nucléaire fait très peur. Mais c’est sans oublier que l’extraction du charbon minier tue près de 6000 personnes par an, et que les régions voisines de ces mines ont un taux de mortalité 10% plus élevé que partout ailleurs. Sans compter l’effet de serre.

Bref, le nucléaire n’est pas tout propre, mais c’est loin d’être la pire des sources d’énergie, il faut arrêter de raconter n’importe quoi, donc.
On parle du stockage des déchets, mais on continue de balancer 30 milliards de tonnes de déchets de la combustion du pétrole dans l’atmosphère chaque année. Et ces déchets y restent eux aussi durant des milliers d’années. En quoi est-ce mieux que le nucléaire ? Le fait que c’est invisible et que personne n’en parle, sûrement…

(source du lien : https://links.gatitac.eu/?V1x1QQ)

image de Julius Dillier

Vous connaissez sûrement le cinéma « 3D », fonctionnant grâce aux lunettes qui envoient une image différente à œil et au cerveau qui recompose ensuite une scène en 3D.
Le fait de voir en stéréo se nomme la stéréoscopie, et c’est la vision normale du monde qui nous entoure et quand on a deux yeux fonctionnels.

Et bien, il existe une technique utilisant la stéréoscopie sur une seule image, sans aucun équipement : c’est l’autostéréoscopie.

L’image suivante est un autostéréogramme, ou « Magic-Eye » de son nom commercial ou grand public. À première vue, on ne voit rien d’autre qu’un gribouillis, mais observé avec une certaine vision, on peut distinguer une forme en 3D, dont l’effet est autrement plus évolué que le cinéma 3D existant : la forme à voir ici est un oiseau :

Comment le voir ?
La technique est simple à comprendre, mais très dure à maîtriser et elle vient avec l’entraînement.

Tout le monde a déjà fait l’expérience de fixer un objet au loin, comme un arbre, et de voir les objets plus proches, comme un crayon tenu à bout de bras devant soi, en double. Et si on fixe maintenant le crayon, alors l’arbre est vu en double.

Maintenant, prenez deux crayons – un dans chaque main – et fixez l’arbre. On voit alors quatre crayons. En jouant sur la distance entre les deux crayons, on peut réussir à superposer les « deux crayons du centre ». On en voit alors trois.

Un autostéréogramme, c’est une image du « double crayon » du milieu, que notre cerveau arrive à analyser afin de retrouver les deux crayons initiaux.

Sur notre image, les deux crayons sont représentés par les deux repères rouges en haut. Il faut loucher de telle sorte que l’on voit 4 traits, puis de se faire superposer les deux traits virtuels du milieu.

Quand vous arrivez à voir les 4 points virtuels n’en former plus que 3, alors l’image en relief de l’oiseau apparaîtra dessous comme par enchantement. N’essayez pas de la fixer, car elle disparaîtra. Essayez de l’observer tout en conservant la vision que vous avez.

D’un point de vu plus pratique, les deux yeux ont un regard qui converge sur ce que vous regardez. Si vous regardez un objet au loin, le regarde de chaque œil est quasiment parallèle. Si vous regardez un objet proche de vous, le regard est croisé :

Le but ici, avec la méthode expliqué ci-dessus, c’est d’avoir une vision parallèle sur un objet proche de vous (l’écran, où est affiché l’image). Il faut donc faire comme si vous regardiez un point fictif situé très loin au fond de l’écran. À ce moment là, l’image reçue des images par le cerveau sera celle qui est « cachée » dedans par autostéréoscopie. Elle sera en 3D et visible.

Avec de l’entraînement, on peut se mettre rapidement en mode vision parallèle, sans se servir des repères sur l’image — toutes les images ne les ont pas — et à voir très nettement les figures cachées.

Je voulais juste vous partager un peu le concept des « autostéroégrammes » et un peu la méthode d’observation. Si vous n’y arrivez pas, ce n’est pas grave : c’est dur et il faut persévérer. Ça ne sert pas à grand-chose d’y arriver, mais c’est beau quand même.

Pour ceux qui y arrivent, essayez avec l’image de l’échiquier dans la page Wiki : l’effet 3D obtenu est particulièrement beau. Et des images, il y en a plein d’autres, y compris des images animées

Pour info, ces images sont créées par ordinateur, et il existe des plugins pour The GIMP qui permettent de les générer.

Je me souviens qu’il en était déjà question avant, mais là ça devient un peu plus officiel : les agriculteurs n’ont plus de droit de ressemer les semences d’une année sur l’autre.

Tout ça parce que le blé acheté au départ est privé et on n’a le droit de le semer qu’une seule fois. C’est effarant où on en arrive…

Donc ouais : l’ADN des grains de blés a été privatisée et soumise à une licence d’utilisation…

(Et merci Monsato hein, dans un pays qui taxe l’eau de pluie aussi)

image de Tonio Mora

Comme j’ai indiqué il y a quelques jours dans mes liens, je vous annonce l’ouverture de mon nouveau site, entièrement dédié à mes articles scientifiques (qui ne seront alors plus postés ici).

Le lien : couleur-science.eu

J’ai en effet eu l’envie de faire un nouveau site, parce que le nombre d’articles scientifiques commence à devenir un peu plus important maintenant, et j’ai de plus plein d’idées en tête pour en faire d’autres, et il m’a semblé important de faire deux instances séparées.

Le blog est vide pour le moment, mais ça ne saurait tarder pour qu’il se remplisse :D.

image de zhouxuan12345678

Si vous avez déjà ouvert un disque dur d’ordinateur, vous voyez les plateaux brillants et la tête de lecture.


Vous avez aussi peut-être remarqué qu’il y avait un aimant très puissant sous la bobine de la tête de lecture. À quoi sert t-il ?

La tête de lecture tourne sur un axe pour pouvoir balayer n’importe quel point du disque. Cette rotation n’est pas assurée par un moteur, mais par un système d’aimant et bobine.

Vous savez sûrement qu’un fil traversé par un courant dévie l’aiguille d’une boussole. C’est parce que le courant électrique génère un champ magnétique sur lequel l’aiguille réagit. Et bien sachez que selon l’intensité du courant, le champ magnétique varie. Il est donc possible de dévier plus ou moins l’aiguille.

C’est le même principe qui est ici utilisé pour dévier plus ou moins la tête de lecture du disque dur : l’intensité du courant dans la bobine est variable et le bras de la tête de lecture peut donc se positionner n’importe où :

L’aimant est celui qui fournit le champ magnétique, mais il a aussi un autre fonction : il protège le disque dur.

Quand le disque est à l’arrêt, la tête de lecture est au centre du disque. Lorsqu’il tourne, on a vu qu’il pouvait se déplacer au dessus du disque sans le toucher : la rotation des plateaux à 7200 tours par minute crée un vent qui soulève légèrement la tête de lecture (une centaine de nanomètres) au dessus du disque. L’écriture des données se fait donc à distance.

Ceci évite que la tête de lecture raye la surface fragile du disque.

Quand on coupe le courant, le disque s’arrête et la tête de lecture n’est pas plus maintenue dans les airs. Si on ne faisait rien, il s’écraserait sur le disque et en rayerait la surface et les données qui s’y trouvent.

La solution c’est d’utiliser l’aimant : lorsque le courant est coupé dans la bobine, le champ magnétique créé par cette dernière diminue puis s’arrête.
Quelques lois physiques (loi de Lenz-Faraday entre autre) s’occupent alors d’attirer très vite la bobine vers le pôle nord de l’aimant : la tête de lecture est donc envoyée au centre du disque où elle peut atterrir (il n’y a pas de données là où elle se pose).

C’est le petit « clic » entendu à l’extinction du disque dur : le bras avec la bobine est très vite poussé vers le pôle nord de l’aimant où un tout petit aimant le maintient en place.
Ceci évite ainsi qu’une coupure de courant ou que la mise hors-tension de l’ordinateur raye le disque dur.

L’aimant dans un disque dur est récupérable et est extrêmement puissant (faites gaffe à ne pas vous coincer les doigts, vraiment). Je n’ai pas de chiffres concernant sa puissance, mais un seul de ces aimants soulève facilement une boule de pétanque.

Vu que les disques durs, c’est cool, voici également quelques chiffres :

• 7200 tours par minutes, c’est 120 tours par secondes. À cette vitesse, le bord du disque fuse à 121 km/h ;
• Un disque 3,5 pouces de 1 To sur un plateau (de deux faces) contient 8'000 milliards de bits de données. Cela correspond à 8,2 millions de bits par millimètre-carré (ou un bit sur 125 nm²). C’est beaucoup, mais moins dense qu’une carte µSD de 16 Go (et il en existe de 64 Go) !

Ils sont instables, explosifs, corrosifs ou oxydants : certains produits chimiques sont tellement puissants qu’ils nécessitent d’importantes précautions d’emploi, même pour les professionnels.

L’hydrogène
Composant des 3/4 de l’univers connu, l’hydrogène est sur Terre un gaz explosif, détonnant et très combustible. Il s’associe avec l’oxygène de l’air pour former de l’eau.
Notez cependant que si la bombe à hydrogène (bombe H) est la plus puissante bombe créée par l’homme, c’est à cause du mécanisme de fusion thermonucléaire qu’elle emploie, pas à cause de sa réactivité chimique.

La nitroglycérine
Classique : ce composé liquide de formule C₃H₅(NO₃)₃ explose en formant plusieurs gaz, dont le dioxyde de carbone, le diazote, du dioxygène et de l’eau : c’est pour ça que l’explosion est si importante : la quantité de gaz libérée est juste énorme (plus de 1000 fois le volume de gaz par rapport au volume de nitro liquide).
La nitro liquide est également très instable mécaniquement : un choc peut détruire la fragile molécule et libérer de la chaleur pour produire une réaction en chaine.
En revanche, des bâtons de sable ou du carton imbibé de nitro est stable : c’est la dynamite. Sous cette forme il peut être transporté et même jeté au feu : ça n’explose pas. Il faut une onde de choc pour que ça explose, comme une étincelle. Ce procédé breveté par Alfred Nobel à la fin du 19e siècle lui a permis d’acquérir une immense fortune, dont les seuls intérêts suffisent encore aujourd’hui à distribuer les fameux prix Nobels.

L’oxygène liquide
L’oxygène est un comburant : il permet une combustion. Sa forme gazeuse est déjà suffisamment concentrée pour réactiver instantanément la flamme d’une allumette simplement incandescente. L’oxygène liquide est chimiquement 1485 fois plus concentré et a un pouvoir oxydant beaucoup plus important. Certains produits explosent à son contact, comme ce coton imbibé d’où l’on approche une flamme.
L’ozone, ou tri-oxygène, est encore plus corrosif que le dioxygène normal.

Le tri-iodure d’azote
Ce produit, sous sa forme solide, est l’un des composés les plus instables qui soit : un simple effleurement par une plume suffit à produire sa détonation. Sous sa forme dissoute dans l’eau il ne pose pas de problèmes, mais l’endroit où il sèche sera forcément l’endroit où il va exploser : il est impossible de le transporter, car le moindre petit choc provoque son explosion : même une particule cosmique ou un bruit un peu fort peuvent déclencher l’explosion. La vidéo (lien ci-dessus) est impressionnante.

Le difluore gazeux
La plupart des produits chimiques sont conservés dans du verre car ce dernier est assez peu oxydable. Le difluor est un des gaz si corrosifs qu’il attaque le verre. Le fluor est ce qu’on appelle « électronégatif » ce qui signifie qu’il est en manque d’électron. Attaquer un matériau pour lui prendre un électron est sa façon de se stabiliser.
En fait, le fluor attaque l’intégralité des éléments chimiques purs de la table périodique à l’exception des deux plus stables : l’hélium et le néon. Même le platine ou l’or ne sont épargnés.
Une des façons de le stocker est d’utiliser un récipient en nickel oxydé : la couche d’oxydation arrive à stopper la corrosion par le fluor.
N’importe quel matériau s’enflamme instantanément au contact de ce gaz : papier, coton, bois, acier.
Oui, on trouve du fluor dans le dentifrice ou le sel de table : une fois que le fluor a trouvé un électron, il est stable et ne présente aucun danger. Dans le dentifrice, il oxyde les dents pour se fixer dessus, empêchant les bactéries de le faire et protégeant ainsi la dent.

L’eau régale
L’eau régale est le seul acide (sauf les superacides) capable de dissoudre l’or. C’est un mélange d’acide chlorhydrique de d’acide nitrique concentré. L’acide nitrique arrive à retirer un atome d’or, et l’acide chlorhydrique arrive à le prendre à l’acide nitrique, pour qu’il en retire un autre, et ainsi de suite. Les deux acides pris de manière séparée n’arrivent pas à dissoudre l’or.

L’acide fluoroantimonique
C’est le superacide le plus fort connu à ce jour. Il est dix milliard de milliard de fois plus puissant que l’acide sulfurique à 100% : là aussi, il est très difficilement conservable, et seul le téflon peut s’en charger.

La thermite et la thermate
La thermite est un mélange d’aluminium et d’oxyde de fer tous les deux en poudre. Sa particularité est de générer une chaleur plus qu’intense puisqu’il peut atteindre les 2500°C. Cette vidéo le montre à l’œuvre en train de fondre à travers un bloc moteur, en quelques secondes.
La thermate contient en plus du souffre par rapport à la thermite, qui augmente encore plus ses effets.

Le potassium solide
Le potassium, comme le sodium ou le césium et tous les éléments solides de la première colonne du tableau périodique réagissent violemment au contact de l’eau : ils s’enflamment et explosent.

L’octonitrocubane
C’est une belle molécule en forme de cube avec à chaque coin un groupe nitro NO2. Il s’agit de l’explosif non-nucléaire le plus puissant au monde, mais qui malgré cela est extrêmement résistante et stable : il peut être chauffé à 200°C et percuté avec un marteau sans qu’elle explose. Sa synthèse est cependant difficile, et la production à grande échelle n’est pas encore possible.

image de Skycaptaintwo

Je vous avais promis un article ou je rassemblerai les astuces pour compter facilement de tête. Allons-y !

Multiplications et Divisions

• Multiplication par 5 : on multiplie par 10 (facile) et on divise par 2 (facile aussi). Exemple : 39×5 = 390 ÷ 2 = 195.
• Division par 2 : Je sais pas si c'est moi ou si tout le monde fait ainsi, mais pour ça, je décompose le nombre. Ainsi pour diviser 396 par 2, je compte 396÷2 = (300+90+6)÷2 et là c'est très simple, ça fait 150+45+3 = 198.
• Multiplication par 25. On sait que 25, c'est 100/4. Donc on multiplie par 100 et on divise par 4. Exemple : 128×25=12800/4 = (12000+800)÷4 = 3000+200 = 3200.
• Multiplication par 11. Celle ci, tout le monde la connait depuis le CP : un nombre à deux chiffres multiplié par 11 est ce nombre avec entre les deux chiffres, la somme des deux chiffres. Exemple : 11×13=143 car 4=1+3 (les 1 et 3 proviennent du 13). Un autre : 11×72=792.
  En parlant du 11, on voit une belle propriété :
  
  • 11² = 121
  • 111² = 12 321
  • 1 111² = 1 234 321
  • 11 111² = 123 454 321
  • …
  
  
• Les carrés des nombres finissant par 5 (15², 25², 35², …) : on prend le nombre des dizaines du premier nombre que l'on multiplie par le nombre des dizaines du second augmenté de 1. Par exemple : 15×15 se calcul par 1×(1+1) que l'on met devant 25 soit 225. Un autre : 35×35 donne 3×(3+1) que l'on met devant 25 ce qui donne : 1225.
  Et ça marche aussi pour des nombres plus grands : 2005×2005 donne 200×201 que l'on met devant 25 soit : 4 020 025
• Multiplication par 9 : on sait que 9 = 10-1. On multiplie par 10 le nombre et on le soustrait une fois. Ainsi 9×15 ça fait 150-15 = 135.
• Le carré de n'importe quel nombre de 2 chiffres. Là, je décompose avec l'identité remarquable : (a+b)² = a²+b² + 2ab.
  Ainsi 34² donne 30²+4²+4×30×2 = 900+16+240 = 1156. Si vous ne connaissez par 30², faites 3²×100 :-).
  Bien entendu, tout ça se fait de tête, c'est bien plus rapide qu'avec la calculette.
• Celle ci, c'est pas vraiment une règle de calcul, mais une remarque.
  On voit que 13² = 169. Maintenant, inversez les chiffres du 13, ce qui donne 31 et 31² = 961, ce qui est 169 à l'envers. Ça marche avec 10, 11, 12 et 13.
  De plus, si vous connaissez 13², alors vous n'aurez pas de mal à trouver 14², car il suffit d'inverser les deux derniers chiffres : 13²=169 et 14²=196.

Additions

Je passerais sur le +9 qui vaut +10–1, mais je vous donne ma technique pour additionner des nombres plus grands, il ne faut pas commencer par les unités. Mais par l'autre coté. Par exemple, dans 351+512 je préfère calculer comme on prononce les snombres : en commençant par les centaines, puis les dizaines, puis les unités. ça donne 863.
Bien entendu, ici il n'y a pas de retenus, mais il faut les prendre en compte.

Dans les calculs de plus de deux termes, par commutativité, on regroupe ce qui donne des choses simples.
Ainsi 23+4+2+16+7+38 = (23+7)+(38+2)+(16+4) = 30+40+20 = 90. C'est connu mais très pratique.

Un autre truc vraiment tout bête, pour la soustraction : 34-56 = –(56–34). Je met le plus grand devant, c'est alors plus facile à calculer. Le résultat est simplement –22.

N’hésitez pas à faire plus de calcul, mais des calculs plus simples : 998+456 par exemple : on fait 1000+456–2 = 1 454… Ce genre de réflexe vient avec l’entrainement : vous arriverez peu à peu à repérer les simplifications à effectuer.

Les constante

Juste quelques valeurs comme ça, bien pratiques à savoir (plus rapide pour les calculs approchés) :

• Pi = π ≈3,1416
• Phi = φ ≈ 1,618 (le nombre d'or, donné par (1+racine(5))/2)
• e ≈ 2,718 (constant d'Euler, donné par exp(1))
• racine(2) ≈ 1,414
• log(2) ≈ 0,3. Pratique, parce que Log(4) devient 2Log(2)≈0,6 ou Log(20)≈1,3…

Conversions Angles

C'est pas tous les jours que l'on s'en sert, mais c'est bien utile aussi. Un angle exprimé en degré, par exemple 20,5° peut être exprimé sous la forme 20°30min. Où 1 degré, c'est 60 minutes. Pour aller vite, je dis que 1/10 de degré, c'est 6 minutes. De cette manière, 12,3° = 12°18'.

Et en binaire ?

Ok, là je m’égare, mais il y a quelques techniques pour convertir en binaire (puis en hexadécimal, par exemple pour la programmation ou les couleurs).
Il suffit de faire des soustractions successives en notant les puissances de deux qui apparaissent dans un nombre :
Exemple, dans 2013 : on trouve 1024, (reste 989), 512 (reste 477), 256 (reste 221), 128 (reste 93), 64 (reste 29), 16 (reste 13), 8 (reste 5), 4 et 1.
Autrement dit, 2013 en binaire, c’est 11111011101.

Pour le hexa, il faut le découper par groupe de 4 : 11111011101 devient 111-1101-1101, soit 7DD.
J’ai un tuto là sinon.

Conclusion

J'ai donné ici quelques règles simples que j'utilise presque tous les jours… Suffit de les connaitre, surtout pour la multiplication. Je vous avais aussi déjà donné ceci, une astuce pour multiplier rapidement et simplement de grands nombres.

EDIT : voilà une autre astuce très pratique (source) :

image de hownowdesign

Les vidéos filmés au ralentis continuent de me fasciner. Pas seulement parce que c’est beau et presque poétique, mais aussi parce qu’on voit des choses qu’on a pas le temps de voir en temps normal et c’est ça qui est la clé pour comprendre le monde : arriver à tout voir, y compris l’invisible.

Par exemple, sur cette vidéo d’un disque dur filmé au ralenti on voit la tête de lecture faire un aller-retour sur le disque. Si on filme ça à grande vitesse, on voit qu’il en fait en réalité exactement 22. C’est fascinant.

Voici une sélection de phénomènes filmés au ralentis :

• une lampe électrique : on voit les pulsations de luminosité, dues au courant alternatif de 50 Hz qui le traverse.
• un tube fluorescente : de la même façon, on arrive a distinguer chaque décharge électrique dans le gaz (mercure) qu’on contient.
• un briquet qui s’allume : très beau aussi, tout comme une allumette craquée.
• des feux d’artifice
• une boule plasma
• un arc électrique
• un écran cathodique : on voit très clairement chaque ligne de pixels balayé par le faisceau du canon à électrons. Et tout ça se passe 50 fois par seconde (25 fois les lignes paires et 25 fois les lignes impaires), l’image complète n’est que le résultat de la persistance rétinienne.
• une goutte d’eau qui tombe dans l’eau : qui eu cru que ça ferait ce qu’on voit là. Très bluffant.
• un slinky (ressort coloré) qui tombe : marrant que la bas ne tombe pas tant que le haut ne l’a pas rejoint. Tout ça à cause de la force de rappel du ressort qui s’additionne à la chute de l’ensemble due à la gravité.
• un grain de maïs qui éclate et devient du pop-corn.
• de l’eau qui bout, voir surtout la fin de la vidéo.
• un canon : vu en HD, on aperçoit même l’onde de choc du son qui se déplace.
• un aigle pêchant un poisson, et un colibri.
• un saut d’un chat : très beau aussi.
• … et évidemment des balles de fusils.

Je vous conseille aussi cette chaîne YouTube, pour plein d’autres vidéos (souvent très fantaisistes) : The SlowMo Guys. Pour les chimistes, les types de Periodic Table dont maintenant des réaction chimiques au ralenti aussi, et c’est vraiment très impressionnant.

Je suis loin d’avoir tout mis, donc si vous voulez quelque chose en particulier, cherchez sur YouTube, il y a absolument de tout !

Aux Pays-Bas, il y a de l’eau et des canaux partout, et actuellement la température n’a pas dépassé les 0°C depuis environ deux semaines. Comment les poissons survivent-ils dans l’eau liquide, sans mourir gelés ?

C’est la question que personne ne se pose mais qui permet d’introduire une des (nombreuses) particularités de l’eau par rapport à tous les autres liquides.

La réponse : l’eau au fond de la rivière ne gèle pas, mais reste à +3,98°C . Elle reste donc liquide, et ceci beaucoup plus longtemps que l’eau en surface.

Pourquoi ?

En général, les corps liquides (comme les gaz et les solides) deviennent plus denses quand ils refroidissent, atteignant leur maximum de densité à la solidification. Ce n’est pas le cas de l’eau (et d’une poignée d’autres liquides), pour qui le maximum de densité est à +3,98°C.
Ainsi, l’eau plus froide remonte en surface puis gèle.
Le fond de la rivière contient donc l’eau la plus dense à 3,98°C, ce qui est largement suffisant pour la survie des espèces, et qui est également assez loin du point de solidification.

De plus, en gelant, l’eau se réchauffe. Je m’explique : la phase liquide étant plus énergétique que la phase solide, la solidification d’un liquide libère de l’énergie (sous forme de chaleur latente), même principe que les chaufferettes de poche, qui se solidifient d’un coup et prennent d’un coup près de 50°C.
L’eau qui gèle sous la glace transmet donc sa chaleur latente à l’eau en dessous, ce qui contribue à la conserver entre 0°C et 3,98°C le plus longtemps possible, même si de l’autre coté de la glace l’air est à –10°C.

Au passage, il se produit l’effet inverse en été : alors que la surface de l’eau est chaude, le fond est toujours à 3,98°C car plus dense.

La nature est bien faite, hein ?

image par Lemon

Nouvel article dans la série « ah la science » !
J’espère qu’il vous étonnera toujours autant, sinon qu’il vous apprendra quelque chose :-).

10¹² kg/cm³. Cette masse volumique absolument gigantesque est celle d’étoiles à neutrons.
Un simple petit bout de la taille d’un chewin-gum pèse donc un milliard de tonnes.
Pour vous donner une autre idée, si vous imaginez un cube de côté légèrement plus petite que la Tour Total à Paris (48 étages) ou un peu plus grand que la Tour Part-Dieu à Lyon (40 étages), alors ce cube rempli de matière d’étoile à neutron aurait la même masse que la Terre toute entière.

39° angulaire. C’est un angle. C’est l’angle du sillage sur l’eau derrière un bateau ou un objet trainé sur l’eau. Quelque soit le bateau, sa taille ou sa vitesse, l’angle du « V » formé par le sillage est toujours de 39°. On doit cette étonnante découverte (et l’explication) à Lord Kelvin, le sillage porte d’ailleurs le nom de sillage de Kelvin.

50 grammes. C’est la masse de l’Internet. Quoi qu’en dise Moss, l’Internet est formé de bits, donc de signaux électriques. Ces signaux sont transportés par des électrons. L’estimation de la masse de tous les électrons utilisés par l’ensemble du réseau réunis, c’est environ 50 g.

Enfin, une info assez sympa (qui m’avait été demandée dans les commentaires de l’article sur la rotation terrestre) : d’où vient la rotation de la Terre sur elle-même ?
En fait, cette rotation est due à ce qui reste à la Terre de moment cinétique (moment cinétique équivaut à son « élan » de rotation) qu’il a reçu lors de sa création il y a plus de 4,5 milliard d’années.
La Terre s’est formée par l’accrétion de roches et de poussières. Ces roches et poussières tourbillonnant ont conservé leur mouvement, donnant sa rotation à la Terre. La rotation actuelle de la Terre est donc ce qui lui reste de sa rotation originelle. Et les créationnistes, ils ont une explication ? *paf*

image de Tobym

La nouvelle année symbolise le début d’une nouvelle rotation de la Terre autour du Soleil. Mais saviez-vous que la Terre effectue tout un tas d’autres types de rotations ?

Je vous assure qu’après cet article, vous abandonnerez très vide la réalisation de maquettes réalistes du système solaire : ça devient assez vite un sacré casse tête (qui est d’ailleurs aussi un casse tête non résolu en math) !

La Terre danse avec la Lune, et fait un tour autour du barycentre terre-lune tous les 29 jours

La lune se trouve à environ 300 000 km de la terre, et son diamètre est ~4 fois plus petit que la Terre. Un rapide calcul de barycentre montre que le centre de masse du système (Terre+Lune) se trouve non pas au centre de la Terre mais presque 1/5 de sa surface du côté où se trouve la Lune.

Or en mécanique, un système libre en rotation tourne autour de son barycentre ou centre de masse, donc si la lune semble tourner autour de la Terre, il n’en est rien : il tourne autour du barycentre du système {Terre+Lune}. La Terre elle, fait exactement pareil : elle tourne autour du barycentre du système {Terre+Lune}.

Si l'on regarde la trajectoire de la Terre autour du Soleil, on ne voit donc pas une ellipse, mais une sorte de boucle torsadée. Ceci dit, la torsade est très faible, et la différence de vitesse de déplacement d’un côté de la Terre par rapport à l’autre est de seulement 100 km/h (à comparer aux quelques 107 000 km/h qu’il possède pour tourner autour du Soleil).
C’est donc assez peu, mais cela qui reste suffisant pour créer les marrées du côté opposé à la Lune par la force centrifuge.

La Terre vacille avec une période de 20 000 ans

Un autre type de rotation, c’est celle due à ce que l’on nomme la précession gyrosopique. Pour la terre, il s'agit de la précession des équinoxes.
Par rapport au plan de l’écliptique, la Terre est inclinée de 23,5°. C’est ce qui est à l’origine des saisons. Et c’est autour de cet axe inclinée que la Terre tourne sur elle même.

L’inclinaison de l’axe lui fait décrire un cône, comme l’axe d’une toupie qui vacille, à un rythme différent de sa rotation :


Et bien la Terre, du fait de son inclinaison par rapport à l’écliptique, effectue la même chose, et elle fait un tour (le cercle décrit par l’axe, en haut sur l’image) tous les 20 000 ans environ.
L'axe de la Terre reste bien inclinée de 23,5°, mais pas inclinée dans le même sens !

Rapporté au référentiel des de toutes les étoiles (si ça existe), quand on dit que l’étoile polaire est parfaitement alignée avec l’axe de la Terre, c’est donc vrai actuellement, mais ça ne le sera plus dans 10 000 ans, quand l’axe de la Terre sera pointé dans le sens opposé !

L’axe de la Terre vibre avec une oscillation de 18,6 ans

Regardez le cercle décrit par l’axe de Terre sur l’image ci-dessus. Imaginez que ce n’est pas un cercle, mais une onde recourbée en un cercle :


Cette vibration « N » de l’axe se nomme la nutation.
Elle est due au balancement entre le moment angulaire (dû à la rotation de la Terre) et le moment d’une force variable liée à l’attraction conjointe du Soleil et de la Lune (lentement variable mais périodique). Le balancement de ces deux forces fait osciller l’axe de la Terre, cette dernière recherchant un équilibre — jamais atteint — entre le moment des deux forces.

L’inclinaison de la Terre varie de façon périodique tous les 40 000 ans

Cette variation vient de l’influence gravitationnelle des autres planètes. L’amplitude de la variation est très faible (moins de 3° d’amplitude), cela vient selon moi de la présence de la Lune, qui stabilise et minimise ces variations (l’amplitude de la variation de l’obliquité de Mars (qui n’a pas de lunes comparable) est de l’ordre de 20°). Cette faible variation d’amplitude aurait été un paramètre décisif dans l’apparition et le maintien de la vie sur Terre.

Ici je ne parle évidemment pas de la même inclinaison que celle de la précession gyroscopique, ni de la nutation : l’inclinaison ici vient s’ajouter (ou se soustraire) à ces deux phénomènes déjà présentes.

Est-ce que comprendre la nature, la science, tout ça ne vous empêche d’apprécier tout ça d’une façon simple ?

Non. Au contraire, même, j’ai envie de dire !

Prenez par exemple un arc-en-ciel. C’est magnifique pour tout le monde. Également pour le scientifique.
Mais ce n’est pas parce que l’on voit ce phénomène physique à nu que ce n’est pas moins impressionnant ou beau : le scientifique, non seulement verra que c’est beau, mais il comprendra pourquoi.

Voilà, j’avais juste envie de partager ça.

Ça fait un moment, surtout quand j’ai lu cet article de Seb, qui raconte la même chose mais pour l’informatique, ou cette vidéo de Richard Feynman, « Ode to a flower », ce soir, expliquant exactement ça et la vidéo de SixtySymbols sur l’origine des doubles arcs-en-ciel que j’ai envie eu de parler de ça.

Tout le monde peut voir la beauté d’un phénomène tel un arc-en-ciel, mais pour moi, c’est dans la compréhension et l’origine de ces phénomènes que réside la principale beauté..

Cela permet finalement d’apprécier certaines choses très simples, comme la flamme d’une bougie, moins simples comme une équation, ou franchement compliquée telle une superposition de fonctions sinusoïdales en coordonnées polaires.

Parfois il suffit juste de prendre le temps de regarder les choses d’un peu plus près que normalement, pour être émerveillé comme un enfant devant un tour de magie.

Voilà, et encore un Joyeux Noël, en observant la grâce et la forme des flocons de neige, le rythme de vacillement d’une flamme de bougie ou le ciel étoilé de la nuit tombée si tôt en cette saison.

Cet article, scientifique, a été déplacé sur mon blog scientifique. Il est lisible ici : Qu’arrive t-il à la lumière quand elle atteint le bord de l’univers ? — Couleur-Science.

En discutant avec des collégiens, j’en suis arrivé à parler des cours et des programmes, dont évidemment les TP de sciences.
J’ai été littéralement outré de savoir que certains n’en avaient pratiquement plus.

Peut-être imaginez-vous que faire de la science peut se faire avec juste une calculatrice, un crayon et un papier, mais non. Les sciences physiques, comme la peinture, la biologie ou les langues doivent venir avec la pratique.
Vous imaginez, vous, un cours de sport sans faire sport, uniquement avec un prof qui dicte les règles du jeu et les élèves qui copient ? Avec ça ils sont censés devenir des sportifs de haut niveau. Désolé, mais ça ne marche pas comme ça.
Et ben ce qu’ils font en physique, c’est exactement la même chose. La physique est une science expérimentale, et bordel, le programme de collège est pourtant assez simple à porter en TP : loi d’Ohm, réfraction de la lumière, dissection d’une lampe, combustion du charbon, Sérieux ! Je comprend qu’on n’utilise pas des spectroscopes à infra-rouge de 35'000€ au collège, mais le reste… J’ai eu la chance d’avoir pu manipuler le bec bunsen. Actuellement c’est interdit car trop dangereux. Merde, c’est moins dangereux que votre gazinère à la maison.

Je remarque que mon indignation rejoint un peu celle des auteurs de ces vidéos : Problems with High School Physics Open Letter to the President: Physics Education, qui dénoncent une baisse générale des niveaux de sciences et surtout l’arrêt du programme à la physique classique, laissant au passage de côté toute les découvertes faites les 150 dernières années, donc les découvertes qui ont actuellement le plus d’applications…

Fuuuuuuuuuuu.

Pour compléter, je me permet ici de comparer les explications sur l’une des premières relations mathématiques mises sur un problème physique apprise au collège, la Loi d’Ohm.
La première explication est celle donnée par un manuel de physique de collège datant de 2008, la seconde est issue d’un bouquin cent ans plus vieux, sorti en 1908 et à destination des candidats de ce qui deviendra plus tard l’ENSAM (école nationale supérieure des arts et métiers), donc a un niveau bien plus élevé que le collège.

Extrait d’un manuel de Collège actuel :

La loi d’Ohm
Dans un circuit électrique, si l’on modifie la tension du générateur, l’intensité du courant varie aussi. Tension et intensité sont des grandeurs bien distinctes mais clairement liées l’une à l’autre.
Nous savons aussi que la résistance des dipôles régule l’intensité du courant.
Existe-t-il une relation mathématique simple entre tension, résistance et intensité ?

1 Caractéristique d’un dipôle
Observations et interprétation : on réalise le montage (fig1 [ndla : résistor+voltmètre, générateur, ampèremètre en série]) et on fait varier la tension du générateur.
On trace le graphique (fig2 [ndla : on voit une droit passant par l’origine]) en reportant les valeurs de la tension U en ordonnée et celles de l’intensité en abscisses.
Le voltmètre mesure la tension U au bornes du dipôle. L’ampèremètre mesure l’intensité I qui la traverse.

Conclusion : La caractéristique d’un dipôle est le graphique représentant les variations de la tension U entre ses bornes en fonction de l’intensité I du courant qui la traverse.
Dans le cas d’un résistor, la caractéristique est une droite qui passe par l’origine.

2 La loi d’Ohm
Observations et interprétation : on trace les caractéristiques des trois résistors à partir des résultats de mesure (fig3 [ndla : trois tableaux de mesures de U, I et U/I pour trois résistors différents]). Ce sont des droites qui passent par l’origine (fig4 [ndla : les 3 caractéristiques sont tracées]) : les variations de U et de I sont donc proportionnelles.
Dans les trois cas, le quotient U/I est pratiquement constant et égal à la valeur de la résistance.

On peut donc écrire U/I = R ; ou encore U = R × I : c’est la loi d’Ohm.

Conclusion : Énoncé de la loi d’Ohm : la tension U aux bornes d’un dipôle ohmique de résistance R et l’intensité I du courant qui la traverse vérifient la formule U = R × I.
Avec U en volt (V), R en ohm (Ω), I en Ampère (A).

Extrait d’un texte datant d’un siècle :

c. Résistance. — Tous les métaux ne se laissent pas également traverser par le courant électrique ; ainsi, des fils de même section droite, mais de densités différentes, ne laissent pas passer la même quantité d’électricité, dans le même temps, à travers leur section droite : on dit qu’ils sont inégalement conducteurs. ou inégalement résistants au passage du courant. L’unité pratique de résistance est l’ohm (du nom du physicien qui a étudié les résistances des conducteurs) : c’est la résistance opposée au passage du courant par une colonne de mercure de 106 centimètres de long et de 1 millimètre carré de section droire, à la température de 0° ; ou la résistance d’un fil de cuivre rouge électrolytique de 48 mètres de long et de 1 millimètre de diamètre. On la désigne par la lettre R dans les formules.

Formule d’Ohm (Relation entre les constantes du courant [ndla : les constantes du courant sont définies un peu avant, ce sont l’intensité, la force électromotrice et la résistance]). — Le physicien allemand Ohm a trouvé, par l’expérience, la relation qui lie les trois constantes du courant qui circule dans un fil donné. — Elles est exprimée par la formule suivante : I=E/R, dite formule d’Ohm.

Résistance. — La résistance R d’un fil conducteur peut être donnée par la formule R=rl/s ; dans laquelle l est la longueur, s la section droite du fil et r une constante qui dépend de la nature du fil.
Quand : l=1, et s=1, on a r=R : c’est la résistance d’un fil de longueur et de section droite égales à l’unité : on donne à r le nom de résistance spécifique du fil ; l est exprimée généralement en mètres et s en millimètres carrés.
L’expérience montre que la résistance spécifique r varie d’un métal à l’autre ; elle est plus grande pour les alliages que pour les métaux purs.

Outre les différences dans les mots employés, je trouve le bouquin actuel trop simplifié. Il est peut-être assorti de graphiques et de tableaux, mais les explications manquent cruellement.
Le bouquin actuel limite la résistance comme un quotient arbitraire de la tension divisé par l’intensité, un truc de math sorti du non-être.
Le vieux livre n’a peut-être pas de tableaux et de graphiques pour cet exemple, mais au moins il explique d’où sort la loi d’Ohm et ce qu’elle représente vraiment : une relation entre des grandeurs, et non pas le résultat d’un calcul.
En plus, je trouvent très clair la définition pratique de la résistance électrique : « Tous les métaux ne se laissent pas également traverser par le courant électrique ; on dit qu’ils sont inégalement résistants au passage du courant »

Et un grand merci à P’tit Louis, pour m’avoir scané et envoyé les pages de son bouquin de physique :-)