Physique – Page 17 – Science étonnante

Physique 28 février 2011

Les cycles de Milankovitch

Eh non, Milankovitch n’est pas le nom de la belle qui tient le premier rôle dans Le 5^ème élément ! Mais celui d’un astronome serbe beaucoup moins sexy, qui, en 1920, conjectura un lien entre d’infimes variations périodiques de l’orbite terrestre, et les changements climatiques qui sont intervenus sur Terre sur des échelles de quelques centaines de milliers d’années.

Les glaciations du Pléistocène

La Terre est âgée de 4,5 milliards d’années, et tout porte à croire que son climat a beaucoup changé au cours de son existence. On sait par exemple qu’il y a 750 millions d’années, notre planète était totalement recouverte de glace des pôles à l’équateur ! C’est ce qu’on appelle la glaciation Varanger.

Il n’est pas forcément évident de trouver des traces du climat aussi loin dans le temps (la glaciation Varanger est un cas extrême), mais pour les périodes plus récentes, on a pu reconstituer une histoire climatique un peu plus précise : c’est le cas des glaciations du Pléistocène.

Physique 14 février 2011

Skier sur du gallium

L’eau est une substance merveilleuse qui possède de nombreuses propriétés physico-chimiques qui la distinguent de la plupart des autres molécules. Il se trouve que c’est grâce à l’une de ces propriétés que l’existence du ski est possible.

Parmi les propriétés exotiques de l’eau, une des plus connues est sans doute le fait que l’eau augmente de volume quand elle se solidifie, ou une autre manière de le dire : la densité de la glace est inférieure à celle de l’eau liquide.

En effet un solide cristallin possède une structure ordonnée et périodique alors qu’un liquide possède une structure désordonnée. Et en général une structure ordonnée est plus dense qu’une structure désordonnée, car elle permet de faire tenir plus d’atomes dans un volume donné.

Si vous n’êtes pas convaincus, videz une boite de sucre sur la table et essayez de les ranger de manière désordonnée !

Mais pour l’eau, c’est différent ! Bizarrement la structure ordonnée occupe plus de place que la structure désordonnée, et donc la glace est moins dense que l’eau liquide.

Mais saviez-vous que c’est pour une raison étroitement reliée à ce phénomène que l’existence du ski est possible ?

Physique 31 janvier 2011

Les Olympiades de la Physique

J’ai eu cette année le plaisir de faire partie du jury des Olympiades de la Physique, dont la finale s’est déroulée ce week-end au Palais de la Découverte. Au cours de ces deux journées, 26 groupes de lycéens nous ont présenté leurs travaux et expériences, et l’on peut dire que pour un scientifique aguerri, l’ensemble fut extrêmement rafraichissant, voir carrément bluffant !

26 finalistes

Les Olympiades sont organisées depuis 1992, et voient concourir des lycéens qui présentent en petit groupe un projet scientifique expérimental en physique. Après des sélections régionales au mois de décembre, les 26 groupes retenus se sont retrouvés vendredi et samedi au Palais de la Découverte pour la finale nationale.

Précisons tout de suite que bien qu’il s’agisse d’un concours, cela ressemble un peu à l’Ecole des Fans. Le jury se contente en effet de classer l’ensemble des 26 finalistes en trois groupes : 6 ou 7 « premiers prix », 7 ou 8 « deuxièmes prix » et une douzaine de « troisièmes prix ».

Physique 24 janvier 2011

La moissanite : cette roche qui n’existait (presque) pas

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau extrêmement dur, principalement utilisé comme abrasif. Produit industriellement depuis plus d’un siècle, il existe également à l’état naturel sous la forme d’une roche extrêmement rare : la moissanite. Tellement rare que son existence même a fait l’objet de nombreux débats jusqu’à une époque récente.

Le carbure de silicium

Le procédé industriel permettant de fabriquer du carbure de silicium (ci-contre) a été inventé et breveté par Acheson en 1893. Produit à partir de sable et de coke portés à une température qui peut atteindre 2500°C, ce matériau presque aussi dur que le diamant a été utilisé dès la fin du XIXème siècle pour des applications industrielles, comme la réalisation d’outils de découpe.

Le carbure de silicium était alors considéré comme un matériau complètement artificiel, car malgré la simplicité de sa formule chimique (SiC) et l’abondance de carbone et de silicium sur Terre, aucune roche naturelle contenant du carbure de silicium n’avait jamais été découverte.

Mathématiques 6 janvier 2011

Aller à l’infini en un temps fini

La théorie de la gravitation de Newton ayant plus de 300 ans, on peut légitimement penser qu’il n’y a plus grand-chose d’étonnant à y trouver. Et pourtant une construction publiée en 1992 nous réserve une drôle de surprise : il est possible d’envoyer des particules à l’infini en un temps fini !

N corps en interaction

La gravitation universelle semble une théorie relativement simple, en tout cas du point de vue des équations qui la décrivent. Et pourtant dès que plus de 2 corps interagissent selon les lois de Newton, la résolution des équations du mouvement devient la plupart du temps impossible de manière exacte : c’est ce qu’on appelle le problème à N corps.

Au cours de sa thèse à la fin des années 90, Jeff Xia a pu donner une réponse positive à une question ouverte depuis longtemps : il existe des situations où des corps en interaction newtonienne peuvent atteindre l’infini en un temps fini. Il a notamment montré explicitement que cela pouvait se produire avec un système de 5 particules en interaction.

La démonstration de ce résultat étonnant semble extrêmement ardue, mais on peut ici esquisser les grands principes de la construction.

Physique 30 décembre 2010

Sous les lumières blafardes des autoroutes

Qui ne s’est jamais amusé du teint blafard et orangeâtre que prennent les visages et les objets dans les tunnels autoroutiers ? Dommage pour les jolies couleurs de carrosseries imaginées par les constructeurs automobiles ! Et pourtant, contrairement à ce qu’on pourrait penser, ça n’est pas la couleur de la lampe qui est en cause !

Si vous n’êtes pas convaincus, songez qu’à certains moments de son coucher, le soleil peut très bien prendre une couleur très proche de celle des ces lampes d’autoroute. Pourtant vous ne pouvez pas nier que l’effet sur le paysage sera bien différent !

En effet entre le soleil couchant et la lampe d’autoroute, la différence n’est pas dans la couleur de la source lumineuse, mais dans ce qu’on appelle le rendu des couleurs. Pour comprendre d’où vient ce concept très important pour l’éclairage des habitats modernes, il nous faut remonter à ce qui crée les couleurs du point de vue physique mais surtout la perception biologique que nous en avons.

Physique 17 décembre 2010

Les lentilles gravitatio-noël

C’est Noël et on a fait un sapin !

Avec des boules en verre et une guirlande électrique !

Et comme tous les ans, je tombe en extase devant un phénomène physique propre aux boules en verre, aux guirlandes électriques et aux objets astrophysiques super-massifs.

Voyez-vous sur la photo ci-contre l’anneau lumineux rouge au périmètre de la boule en verre ? Il est plus visible sur la photo du dessous, prise sans flash. Ce phénomène provient de la petite ampoule de guirlande électrique, située en arrière, pile au centre de la boule dans l’axe de mon objectif.

Cette petite ampoule émet une lumière rouge qu’on distingue au centre, mais elle émet également dans toutes les autres directions, et une partie de cette lumière est déviée par le verre de la boule.

Ces rayons lumineux déviés donnent alors l’impression de provenir du périmètre de la boule en verre. C’est le principe de l’image virtuelle que l’on étudie en optique géométrique.

L’idée en est rappelé ci-dessous

Biologie 10 décembre 2010

Le pudding à l’arsenic

Difficile de passer à côté, la NASA vient d’annoncer avec tambours et trompettes la mise au jour d’une « nouvelle forme de vie », soi-disant basée sur l’arsenic.

Mais il semble que cette découverte suscite déjà la polémique chez les scientifiques du domaine, et n’étant pas très compétent sur le fond, je me garderai bien de commenter le caractère solide ou pas de cette annonce.

Pourtant c’est une bonne occasion de revoir quelques principes de biochimie et de se replonger dans la classification périodique des éléments de Mendeleev, alors n’hésitons pas !

Physique 19 novembre 2010

Jésus et la Maïzena

Si vous aimez un peu la cuisine ou les patouilles, vous avez très certainement une notion intuitive de ce qu’est la viscosité d’un fluide. L’eau est plus visqueuse que l’air, le sirop de canne est plus visqueux que l’eau, le miel est plus visqueux que le sirop de canne, etc.

Mesurer la viscosité

Une manière de quantifier la viscosité d’un liquide, c’est d’essayer de le touiller à une certaine vitesse, et de regarder la résistance qu’il oppose. En pratique si on trace la résistance au touillage en fonction de la vitesse de touillage. on obtient des courbes de ce genre là :

Pour ces fluides simples, la résistance au touillage est proportionnelle à la vitesse de touillage et le coefficient de proportionnalité n’est autre que la viscosité.

Viscosité = Résistance / Vitesse

Quand la résistance est proportionnelle à la vitesse, la viscosité est constante, et les fluides sont appelés fluides newtoniens.

Physique 29 octobre 2010

Des infrarouges dans son jardin

L’an dernier, Ariane 5 a mis sur orbite un nouveau téléscope spatial dont la mission principale sera d’observer les étoiles et les galaxies dans le domaine du rayonnement infrarouge. Ce téléscope a été nommé d’après l’astronome allemand William Herschel à qui l’on doit justement la découverte des infrarouges en 1800. D’ailleurs, vous, vous sauriez prouver que les infrarouges existent ? L’expérience qui a permis à Herschel de découvrir ce rayonnement invisible est très jolie, très…