En chute libre depuis 36 500 km

Felix Baumgartner le 15 mars 2012 a 21 800 m d’altitude.

Felix Baumgartner et son équipe espère réussir un pari fou : se lancer de 36 500 m d’altitude à partir d’un ballon stratosphérique. A cette altitude, l’atmosphère est tellement raréfiée que dans la première phase de sa chute, rien ne s’opposera à l’accélération gravitationnelle. Il espère ainsi être le premier homme à dépasser la vitesse du son dans l’air lors d’une simple chute libre : plus de 300 m/s à 30 500 m d’altitude soit plus de 1000 km/h. Le 9 Octobre 2013 à 11h42, heure locale, alors que Felix était dans la capsule et que le ballon était quasiment totalement gonflé, une rafale de vent a obligé l’équipe a annuler le lancement du ballon sonde. L’enveloppe du ballon en polyéthylène est tellement fine (0,020 mm) qu’un vent supérieur à 3 km/h pourrait la déchirer. Joseph Kittinger reste donc le détenteur du record puisqu’en 1960, il a fait un saut en chute libre depuis plus de 31 km d’altitude, atteignant 988 km/h :

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=xE71aKXjss0[/youtube]

Le saut n’est pas sans risque, le Colonel soviétique Dolgov a tenté en 1962 de battre le record de Kittinger en sautant de 28 640 m. Malheureusement sa combinaison pressurisée n’a pas tenu et il est mort avant d’atteindre le sol. En 1960, déjà, Kittinger avait du faire face à une fuite dans le gant de sa combinaison qui avait provoquer un gonflement de sa main droite, celle-ci atteignant le double de sa taille normale !

Ce saut est un grand classique des sujets de bac ancienne génération : voir par exemple le grand saut sur labolycee. Je parie que dans les 10 années à venir, le saut de Félix, s’il réussit, sera traité dans un sujet de bac.

Après l’échec du 9 OCtobren l’équipe de Félix étudie la situation pour trouver une nouvelle date de lancement. Non seulement le vent au sol doit être très faible, mais il faut en plus qu’il n’y ait pas de turbulence entre la troposhpère et la stratosphère afin que Félix puisse atteindre l’altitude désirée. La température de l’air ne doit pas être trop élevée pour que la vitesse du son soit suffisamment basse et que Félix puisse l’atteindre en chute libre. Battre un record c’est tout un art. Je vous tiendrais au courant dès que j’en sais plus.

EDIT 10 Octobre, 22 h : L’équipe météo préconise dimanche ou lundi pour la prochaine tentative.

Morts vs vivants qui sont les gagnants ?

Si tous les morts revenaient à la vie, y aurait-il plus de vivants que de morts ?

Avec plus de 7 milliards de personnes vivants sur terre actuellement alors que nous n’étions que 2,5 milliards en 1950, on peut se demander si le nombre de vivants actuels dépasse le nombre de morts. Dans les années 1970, certains ont affirmé que 75 % de toutes les personnes qui sont nées un jour sur terre était toujours vivantes.

Mais les études du bureau des population de Washington contredisent complètement cette affirmation. En effet, selon une étude réactualisée en 2011, le nombre total de personne ayant vécu sur la terre est de 108 milliards. Ce chiffre peut surprendre mais tout vient de la période qui s’étale de 8000 ans avant JC à 1650 durant laquelle plus de 84 milliards d’êtres humains sont nés et morts sur la terre. Le nombre de personnes actuellement vivante représente donc seulement 6,5 % de l’ensemble des personnes née un jour sur terre.

Dit autrement :

Morts : 100 milliards – Vivants : 7 milliards

T’as encore du boulot, Rick…


Learn the total number of people who have ever lived on Earth, in today's GoFigure infographic.
Source:LiveScience

Quel est le rapport avec la physique ? Aucun pourquoi ?

La science nous explique [enfin] comment ne pas renverser son café en marchant !

CREDIT: H.C. Mayer and R. Krechetnikov

Vous êtes vous déjà demandé pourquoi il était si dur de marcher avec une tasse de café (ou de tout autre liquide) sans en renverser ? Et surtout, comment remédier à ce problème aussi universel que celui de la tartine qui tombe toujours du côté de la confiture ?

Une équipe de chercheurs en physique des fluides de l’université de Californie à Santa Barbara s’est aussi posé ces questions et voici quelques éléments de leurs réponses.

Tout d’abord, quelle est l’origine du problème ? Lors du déplacement de la tasse, un mouvement de balancier est créé à la surface du café et une vague se forme. Celle-ci rebondit régulièrement sur les parois de la tasse et le mouvement périodique de cette dernière créé par le marcheur a tendance à amplifier cette vague, de sorte qu’elle finit par passer par dessus bord et « Aïe, ça brûle ! ». Ce phénomène intervient généralement entre le septième et le dixième pas. Mais attendez, une minute : des oscillations libre à la surface et une excitations par le mouvement du marcheur, « c’est de la résonance, m’sieur ! ». Tout à fait, cher élève de terminale S, vous avez bien compris votre cours : la résonance a une fois de plus frappé (voir quelques vidéos de résonance pour vous rafraîchir la mémoire).

CREDIT: H.C. Mayer and R. Krechetnikov

Bien, nous avons compris l’origine du problème, maintenant comment y remédier ? Plusieurs solutions sont préconisées par l’équipe de l’université de Santa Barbara :

  • Marchez doucement : les buveurs de café ont tendance à accélérer pour atteindre plus rapidement leur destination, espérant prendre de cours la maudite vague sauteuse de bord de tasse à café. Bien mal leur en prend, il a, en effet, été scientifiquement prouvé que plus on cherche à marcher vite, plus on se rapproche de la fréquence propre du mouvement du café ce qui a pour conséquence d’amplifier la vague.
  • Regardez la tasse, pas vos pieds : les chercheurs ont trouvé que les participants volontaires à l’expérience renversait plus souvent du café lorsqu’il regardait leur pied que la tasse. L’explication est la suivant : en regardant la tasse, le marcheur a tendance à ralentir, de plus, il réduit naturellement les vaguelettes créées par son mouvement (en physique des fluides, on dit qu’il réduit le bruit de fond). A ce point de l’étude, j’aimerais ajouter ma propre expérience que les chercheurs n’ont pas envisagé. Il me semble que l’on renverse encore moins de café en regardant au loin plutôt que sa tasse. C’est un résultat fondée sur l’expérience d’un seul et donc sujet à caution… Je vous invite, cher lecteur, à confirmer ou infirmer ce point, fort de votre propre expérience.
  • Accélérez graduellement : en démarrant brusquement, une grosse vague est créée et c’est celle-ci qui finira par passer par-dessus bord.

Mais la meilleure solutions selon les auteurs serait de changer la forme des tasse à café, en s’inspirant des réservoirs de carburant anti-sloshing (ballottement) des missiles. Deux solutions sont proposées : mettre des parois souples aux tasse à café ou placer une série d’anneaux à l’intérieur des parois de la tasse, avec une forme calculée pour absorber certaines fréquences dans le mouvement du liquide.

Au fait, vous ne me croyez pas que des chercheurs ont réellement fait cette étude ? Et bien, amis anglophones, la voici, dans sa version originale. Toutes les images illustrant cet article sont tirées de l’article original.

Mise en ligne de « de la physique… »

[dailymotion]http://www.dailymotion.com/video/xhx23d_de-la-physique-teaser_school[/dailymotion]

Plus de 2 ans de travail, une équipe de plus de 70 personnes, 80 minutes d’animations pédagogiques de physique. Ok, c’est pas le dernier pixar, mais quand même…

Au final, un court-métrage de 7min30 basé sur 20 notions de physique. Saurez-vous toutes les trouver en cliquant au bon moment ? A vous de voir sur www.delaphysique.com

Centrale nucléaire = Bombe ?

Au cœur d’une centrale nucléaire, c’est l’énergie de l’atome qui est libérée, comme dans une bombe. Cependant, il existe des différences d’ordre technologique telles qu’il est absolument impossible qu’une centrale explose comme une bombe. La preuve par l’image :

[dailymotion]http://www.dailymotion.com/video/xhlsdw_une-centrale-nucleaire-peut-elle-exploser-comme-une-bombe-y_school[/dailymotion]

Le problème avec une centrale nucléaire est la production de matériaux radioactifs ayant des conséquences dramatiques sur les organismes vivants (voir les effets biologiques de la radioactivité à court terme et à long terme). Dans une centrale, ces matériaux sont confinés dans « l’enceinte de confinement ». Les réactions nucléaires ont lieu dans l’eau, qui ralentit les neutrons et refroidit le cœur de la centrale.

Au Japon, le séisme et le tsunami qui a suivi ont endommagé les pompes qui permettent de refroidir le cœur. La production de chaleur est alors maximale et la température peut se mettre à grimper très haut de sorte à volatiliser les matériaux qui forment le cœur de la centrale. De grandes quantités de gaz sont alors relâchées dans l’enceinte de confinement et la pression se met à grimper. Parmi tous ces gaz, certains sont très réactifs avec l’oxygène de l’air, comme le dihydrogène. C’est la raison pour laquelle en cas d’incident, on peut observer des explosions, mais celles-ci sont d’ordre chimique, pas nucléaire. Lors de ces explosions, l’intégrité de l’enceinte de confinement peut être endommagée, ce qui induit la libération de matériaux radioactifs dans l’environnement de la centrale. Ce scénario catastrophe bien connu des spécialistes est celui qui a lieu en ce moment même dans la centrale Japonaise de Fukushima-Daiichi.

Remarque : la vidéo de cet article est extraite d’un site publié par LeWebPédagogique qui sera mis en ligne le 21 Mars (voir la bande annonce). L’animation pour comprendre le fonctionnement d’une centrale est diffusée par l’université du Colorado.

En avant-première mondiale…

Mes élèves n’arrêtent pas de me demander quand est-ce que je finirai mon commentaires des compétences et savoir-faire exigibles, surtout celles de chimie… ils aimeraient bien que je le finisse avant le bac.

Bon, promis je m’y remets courant Février, par contre, je ne garantis pas que tout sera fait d’ici le bac. D’ailleurs, si vous avez des préférences, n’hésitez à poster ici vos demandes, je commencerai par ce qui a le plus de demandes.

En attendant, voici en avant première mondiale, une première vidéo du projet qui nous occupe beaucoup au web pédagogique depuis quelques mois. Il s’agit d’une série de vidéos expliquant la physique des objets du quotidien.

En avant-première mondiale, j’ai le plaisir de vous présenter – roulement de tambour – le four à micro-onde ! – coup de cymbale

[dailymotion]http://www.dailymotion.com/video/xffxb8_de-la-physique-mme-la-presidente-le-micro-ondes_school[/dailymotion]

A propos de tir de projectiles

Cette animation, issue d’un cours de physique en ligne Australien (allez-y, en plus vous travaillerez votre anglais)  illustre la variation de la portée en fonction de l’angle avec lequel on lance un projectile. :

L’équation de la trajectoire du projectile est

z=-g/(2.V²0.cos²?).x²+tan?.x

que tout élève de TS doit savoir retrouver. Un trou de mémoire ? Allez faire un tour par ici.

C’est bon ? Vous avez compris ? Alors, vous avez une mérité une petite pause ludique pour vous entraîner :

TirProj

Un jeu de physique en téléchargement presque gratuit !

Pour fêter son anniversaire, crayonphysics est en téléchargement à un prix libre, jusqu’au 15 Janvier.

Crayonphysics est un puzzle de physique. Kézako ? Voici une petite vidéo explicative :

Alors n’hésitez pas, téléchargez-le sur le site de l’éditeur et n’oubliez de laisser un petit quelque chose pour le travail !

Les modes propres d’un tambour

En plus d’être adorablement kitch (j’adore le moment où l’opérateur prend le temps de vider sa pipe…), cette vidéo présente le lien entre fréquence propre de vibration et mode propre de résonance (voir le 2ème chapitre du cours de physique de TS spé physique).
Elle illustre également parfaitement bien les aller-retour entre expérience et modélisation.

  • Observation : on observe un phénomène de la vie de tous les jours – des sons différents produits par des objets différents,
  • Analyse : on analyse ce phénomène au laboratoire – en l’occurence, on fait une décomposition spectrale des sons,
  • Modélisation : on se munit d’un modèle pour le décrire – la dynamique de vibration est décrite par certaines équations avec des conditions de bords : ici, pas de mouvement au bord
  • Mise en oeuvre du modèle : on applique le modèle au cas particulier qui nous intéresse – les équations sont trop dures pour être résolues mathématiquement, on utilise une modélisation numérique
  • Confrontation aux résultats expérimentaux : on confronte les résultats issus du modèle aux résultats trouvés au laboratoire – on
  • Application : dans le cas où le modèle est en bon accord avec l’expérience on peut mettre en oeuvre de nouvelles expérimentations – ici on se met à rechercher les modes propres de vibration d’une voiture

L’original « Tambour que dis-tu ? » est sur le site de canal-U

L’effet d’une bombe nucléaire

Une bombe nucléaire tire sa puissance de l’énergie du noyau contrairement aux bombes conventionnelles qui tirent leur énergie des réactions chimiques entre molécules.

Ainsi dans une bombe classique au trinitrotolène (TNT) la réaction chimique est 2 C7H5N3O6 ? 3 N2 + 5 H2O + 7 CO + 7 C. Cette réaction produit 4,6 MJ/kg et sert de référence pour de nombreux engins explosifs, dont les bombes nucléaires.

Le terme bombe nucléaire recouvre en réalité 2 types de bombes correspondant aux 2 types de réactions nucléaires : la fission et la fusion. La fission consiste à fractionner un gros noyau en 2 petits. C’est la méthode utilisée par les américains dans les bombes utilisées sur Hiroshima (fission de l’uranium 235) et Nagasaki (fission du plutonium 239). Les bombes qui utilise la fusion sont dites thermonucléaires, on parle également de bombe H. Elles consistent à fusionner des noyaux d’hydrogène (isotopes 2 et 3 : deutérium et tritium) pour former des noyaux d’Hélium. Pour faire de la fusion il faut beaucoup d’énergie pour arriver à rapprocher des noyaux qui ont tendance à se repousser. Ainsi, les bombes H sont initiées par des explosions nucléaires de fission.

Sur Hiroshima, la bombe utilisée avait une puissance de 15 000 tonnes de TNT. Sur Nagasaki, la bombe avait une puissance de 21 000 tonnes de TNT. Mais ces puissances ne sont rien comparées à celles de la Tsar bomb, une bombe H soviétique (plus grosse bombe jamais testée) dont la puissance a atteint 50 000 000 de tonnes de TNT.

L’application ci-dessous (dont l’original est ici)permet de mieux se rendre compte de la puissance de ces bombes. Pour l’utiliser, commencez à sélectionner une ville que vous connaissez, puis choisissez une bombe (« select a weapon ») et enfin lancez-là (« Nuke it »).