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Le Golden Gate Bridge (le Pont de la Porte d’Or) est le pont qui relie la ville de San Francisco au comté de Marin, au Nord de la ville, et est facilement reconnaissable à sa couleur « Orange International ». La partie suspendue est longue de 1 966 m, pour une longueur totale de 2 737 m. Du pont, on se trouve avec d’un côté la baie de San Francisco, et de l’autre l’océan Pacifique. Sa traversée à pied, à vélo ou en voiture vaut vraiment la peine, que ce soit en direction du comté de Marin et la petite ville de Sausalito, ou au retour pour profiter de la vue sur la ville de San Francisco.

Le point le plus haut du pont culmine à 227 m de haut, et le tablier se trouve 67 m au-dessus de la mer. Deux câbles de 92 cm de diamètre sont ancrés de part et d’autre du pont et en haut des deux tours. Des câbles verticaux y sont suspendus et soutiennent le tablier. Chaque câble ne compte pas moins de 25 572 fils d’acier.

La construction de ce célèbre pont a débuté le 5 janvier 1933, et il a été inauguré un peu plus de quatre ans plus tard, en mai 1937.

Un mois avant l’inauguration, une cérémonie a été organisée pour la pose du dernier rivet, qui devait être symboliquement en or massif.  L’or pur est malléable! C’est d’ailleurs pourquoi on parle d’or à x millièmes (750 millièmes par exemple): il s’agit non pas d’or pur mais d’un alliage contenant x millièmes d’or.
La légende dit donc que la pose s’est révélée impossible, et que le rivet s’est écrasé sous le marteau. Le rivet en or aurait donc été remplacé par un rivet standard en acier, moins glamour mais plus fiable!

Risque météorologique

Les ponts suspendus peuvent être détruits sous certaines conditions météorologiques.
Exceptons les dégâts dus à la corrosion, l’entretien régulier des ponts doit permettre d’écarter un risque d’effondrement dû à cette cause.
En revanche, le vent combiné au phénomène de résonance mécanique peut occasionner des déformations trop importantes et la rupture du pont. Ce fut le cas du Tacoma Narrows Bridge en 1940. Le vent constant de 42 miles par heure (environ 68 km/h) a suffi à générer et à entretenir les vibrations du pont à la fréquence de résonance. Après une heure de vibrations en torsion, le pont a fini par s’écrouler.

Risque sismique

L’une des menaces qui pèse sur le Golden Gate Bridge est le risque sismique. La ville de San Francisco se trouve entre les failles de San Andreas et de Hayward. Elle a déjà subi plusieurs tremblements de terre de magnitude importante, dont le tremblement de terre de 1906 (magnitude 7,9 sur l’échelle de Richter) qui a occasionné l’incendie d’une grande partie de la ville, et le tremblement de terre de 1989 (magnitude de 6,9 sur l’échelle de Richter), au cours duquel une partie du Bay Bridge, autre pont suspendu de la ville, s’est écroulée.

Selon les spécialistes, San Francisco risque d’être soumise, dans les trente années à venir, d’un tremblement de terre de très grande ampleur, et le Golden Gate Bridge (comme les autres ponts de la ville) est soumis à un programme de rénovation en continu et d’adaptation aux normes sismiques, pour tenter d’éviter sa destruction si un tel événement se produisait. Espérons que l’entretien et les améliorations permettront au pont de survivre au prochain violent séisme.

Pour finir, une vue du pont depuis les plages côté Pacifique…

Toute une gamme de réfrigérants existent et ont des utilités diverses en chimie. Ils peuvent être à air, à eau, et servir à refroidir et/ou à liquéfier des gaz… Récapitulons les différents types de réfrigérants usuels et leurs utilisations.

• le tube réfrigérant: le refroidissement se fait à l’aide d’une circulation d’eau de bas en haut, il fait donc partie de la famille des réfrigérants à eau.
  Il s’installe dans les montages de distillation au-dessus du ballon, directement ou après une colonne. Le but est de liquéfier les vapeurs arrivant dans le tube et ainsi de séparer ce (ou ces) liquide(s) du reste du mélange. On récupère le liquide (eau, huile essentielle, alcool…) au bout du tube.



• le réfrigérant à boules: c’est un réfrigérant à eau (alimentation en eau par le bas), mais celui-ci s’installe verticalement au-dessus du ballon. Le but n’est pas de séparer les vapeurs qui se condensent du reste du mélange réactionnel, mais au contraire d’empêcher les vapeurs de s’échapper.
  Il est très utilisé lors des synthèses organiques où certaines espèces chimiques du mélange réactionnel sont volatiles et se vaporisent au cours du chauffage. Le réfrigérant à boules permet de re-liquéfier ces vapeurs et de maintenir réactifs et produits dans le mélange réactionnel.
  Le montage d’un réfrigérant à boules sur un ballon que l’on chauffe s’appelle un montage à reflux.



• la colonne de Vigreux:contrairement aux deux réfrigérants précédents, la colonne de Vigreux n’est pas un réfrigérant à eau mais à air: le refroidissement se fait non pas grâce à une circulation d’eau, mais grâce à une importante surface de contact avec l’air de la pièce d’où les nombreuses pointes présentes sur la colonne. Différents paliers de distillation d’établissent dans la colonne au cours de cette distillation.
  Elle est utilisée lors de la réalisation d’une distillation fractionnée, au cours de laquelle différents liquides sont récupérés successivement dans l’ordre de leur température d’ébullition. Un tube réfrigérant est utilisé en sortie de la colonne de Vigreux pour liquéfier les vapeurs, et un thermomètre est adapté en haut de colonne pour repérer les différents paliers de température des gaz.

Dans Harry Potter, les personnages utilisent plusieurs sortilèges et enchantements pour déplacer les objets.

« Accio » permet de faire venir à soi un objet situé dans un périmètre plus ou moins limité suivant les pouvoirs du sorcier ou de la sorcière qui utilise ce sort.
« Repulso » et « Expulso » permettent au contraire d’éloigner (plus ou moins violemment) un objet de soi.

Mais, suivant les lois connues de la physique, quelles doivent être les caractéristiques de la baguette magique pour réaliser ces sortilèges?

La mécanique nous apprend qu’un objet immobile le reste tant que les forces auxquelles ils est soumis se compensent. Toute mise en mouvement d’un objet immobile est ainsi due à un déséquilibre entre les différentes forces en présence. Quelle peuvent être ici les forces responsables de la mise en mouvement?

L’action de la baguette magique se fait sans contact, les seules forces possibles sont donc les interactions à distance:

- l’interaction forte et l’interaction faible sont exclues, elles sont significatives à une échelle inférieure à la dimension du noyau de l’atome.

- l’interaction gravitationnelle est une force toujours attractive entre deux objets. Elle est proportionnelle au produit des masses, et inversement proportionnelle au carré de la distance qui sépare ces objets. La norme de cette force s’écrit
F = G*m1*m2/d²
où G est la constante gravitationnelle qui vaut G=6,6742×10^-11 N·m²·kg^-2 , m1 et m2 sont les masses respectives des deux corps (en kg), et d est la distance qui les sépare (en m).

- l’interaction électromagnétique est une force qui peut être soit attractive soit répulsive, et qui s’exerce entre deux objets chargés électriquement. Elle est proportionnelle au produit des charges électriques, et inversement proportionnelle au carré de la distance qui sépare ces objets. La norme de cette force s’écrit
F = k*q1*q2/d²
où k est une constante, q1 et q2 les charges électriques respectives des deux objets, et d la distance les séparant.

Examinons les deux hypothèse plausibles:

L’interaction gravaitationnelle
L’interaction gravitationnelle peut expliquer le sort « Accio », qui permet d’attirer à soi un objet distant.

Lors du tournoi des Trois Sorciers, Harry utilise un « Accio » pour récupérer son Eclair de Feu stocké dans le château et passer l’épreuve du dragon. L’Eclair de Feu arrive à toute vitesse après environ une dizaine de seondes. Supposons que la distance soit de 200m environ, l’Eclair de Feu aura parcouru cette distance à une vitesse moyenne de 20 m/s, soit 72 km/h, ce qui n’est déjà pas si mal! Pour simplifier, supposons qu’il arrive à cette vitesse dans les mains de Harry.

Supposons que le balai atteint sa vitesse maximale au cours des 10 premiers mètres parcourus, puis voyage suivant un mouvement rectiligne uniforme. Le travail de la force nécessaire pour amener le balai à la vitesse maximale est égal à la variation d’énergie cinétique du balai au cours du déplacement.

La masse de l’Eclair de Feu n’est pas précisée dans le livre, mais pour obtenir un ordre de grandeur, nous pouvons comparer avec le vélo le plus léger du monde qui a une masse d’environ 3,6 kg. Nous ne doutons pas que les sorciers aient des matériaux au moins aussi performants, mais le volume du balai est nettement moindre que celui d’un vélo. Je propose donc de choisir une masse de 500g pour l’Eclair de Feu, qui est tout de même le meilleur balai du monde d’Harry Potter!

La variation d’énergie cinétique au cours du déplacement est de 1/2 m v², soit 25 J.

Le calcul du travail de l’interaction gravitationnelle sur les dix premiers mètres s’exprime comme suit:
W = G*m1*m2*(1/190-1/200).
[On a effectué le calcul F = ∫f.dl entre les positions initiales et "finale" du balai.]

A partir de là, lorsqu’on écrit W = 25J, et que l’on calcule la masse correspondante de la baguette, on trouve m2 = 2,8. 10¹⁵ kg.

Hum, elle est lourde la baguette! Vu sa dimension (une vingtaine de cm pour une section de moins de 1cm3), elle est fait d’un matériau de densité de 1,4 10²⁰ kg/m³, soit proche de la densité d’une étoile à neutrons!
De plus, une telle baguette attirerait à elle non seulement le balai, mais tous les objets environnants!

Il doit y avoir une autre explication, d’autant plus que cette hypothèse ne permet que d’expliquer les « Accio » et en aucun cas les « Expulso » et « Repulso ».

L’interaction électromagnétique
L’avantage de cette hypothèse est qu’elle permettrait d’expliquer à la fois les « Accio » et les « Expulso »/ »Repulso », cette interaction pouvant donner lieu à des forces attractives et répulsives.

Cependant, il est nécessaire pour qu’elle existe que les objets visés par le sort soient chargés. Cela reste imaginable, ce qui l’est moins est que la baguette ou l’objet visé devrait pouvoir changer de signe de charge « à la demande ».

Ce devrait être la baguette, de toute évidence…
Et même dans ce cas, on s’apercevrait en effectuant le calcul que les charges mises en jeu seraient énormes!

Une conclusion s’impose
Le monde de Harry Potter doit être gouverné par des lois physiques un peu différentes des nôtres… et au moins une interaction fondamentale supplémentaire!