Toucher un objet : impossible?

Toucher un objet semble évident : on ressent la texture de l'objet, on détecte sa chaleur, sa douceur, on peut rester coller sur un objet.

Pourtant, en physique, deux atomes ne peuvent pas être en contact puisque les nuages d'électrons qui enveloppent les noyaux se repoussent (charges négatives vs charges négative = répulsion). Il ne peut y avoir de contact entre les électrons... ça veut donc dire que votre postérieur "flotte" au-dessus de votre chaise en raison de la force de répulsion entre les atomes. Aucun contact n'existe!!!

Néanmoins, il y a toutes sortes de cas où des éléments semblent se lier. Prenons l'exemple de l'eau : H2O. Les atomes d'hydrogène et d'oxygène ne se touchent pas, mais se partagent les électrons pour former un grand nuage d'électrons commun.

Le frottement entre deux objets ne fait pas plus intervenir de contact.

Un cas où une particule semble pouvoir toucher une autre particule est lors de collisions nucléaires : l'atome radioactif qui est "frappé" par une particule se scinde...

Source :
http://i0.wp.com/www.fromquarkstoquasars.com/wp-content/uploads/2014/06/You-are-Hovering-Electron-Repulsion.jpg

Acier - Laminage à chaud

Procédé de travail des métaux afin de former des profilés. L'acier sous forme de grande membrure est chauffé puis il est "poussé" dans des rouleaux qui le forment.

Barre d'acier formée par laminage à chaud ("hot rolling")

Vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=6xnKmt_gsLs

Jeux basés sur la physique

Voici quelques jeux avec application des concepts de physique.

Cargo Bridge

Construisez des ponts à l'aide de membrures afin de faire traverser des travailleurs tout en respectant votre budget.

http://www.physicsgames.net/game/Cargo_Bridge.html

Propulsion de navires

Cerf-volant de traction

La compagnie Skysails fabrique des voiles ("kites") afin de réduire la consommation d'essence des navires.

Principe : une voile maintenue par des câbles et dirigée par un "control pod" effectue des mouvements en "8" afin de générer une force de portance qui diminue l'énergie requise pour faire avancer le navire. La portance générée peut être dirigée vers l'avant du navire.

Avantages : 
- La portance générée diminue la consommation d'essence (10 à 35% d'économie selon le site publicitaire)
- La voile vole à une altitude où les vents sont plus forts qu'au niveau de l'eau (jusqu'à 45% plus de vitesse à plus de 400 m d'altitude, donc un gain de 200% d'énergie par rapport au vent au niveau de la mer)

Vidéo promotionnelle :
https://www.youtube.com/watch?v=LIjBv5bbAM8

Navire rotor

Principe : navire propulsé par l'effet Magnus à l'aide de cylindres verticaux qui tournent.

Effet Magnus : Une force perpendiculaire est générée lorsqu'une sphère ou un cylindre tourne dans un flux d'air. La sphère ou le cylindre fait dévier le fluide (l'air) dans une direction. Par conservation de la quantité de mouvement, la sphère ou le cylindre se déplace dans l'autre direction.

La force F par longueur du cylindre L est donnée par le produit de la densité de l'air rho avec la vitesse du fluide V et la force du vortex G.

Le vent optimal est donc un vent de travers. On ajuste le sens de rotation des cylindres en conséquence.

Histoire : 

1922 - L'ingénieur allemand Anton Flettner a déposé un brevet le 16 septembre 1922.

1985 - Alcyone : navire de l'équipe Cousteau.

Alcyone

2010 - E-Ship 1 : Navire allemand avec 4 cylindres (rotors) qui a fait son premier voyage cargo en août 2010. Diamètre des cylindres : 4 m. Hauteur des cylindres : 27 m.

E-Ship 1

E-Ship 1

E-Ship 1

Uni-cat Flensburg, par l'Université de Flensburg

Idées de projets

Différents véhicules propulsés par une turbine à gaz : colinfurze
https://www.youtube.com/watch?v=bKHz7wOjb9w

Pompe à eau actionnée par la gravité
http://www.youtube.com/watch?v=_7dTofZPaaU

Vélo avec roue d'inertie KERS
https://www.youtube.com/watch?v=5FJcEvijjks

Vélo avec inertie ajoutée aux roues
https://www.youtube.com/watch?v=LmwxPoVWuY4

Moment d'inertie d'un chat qui se retourne
https://www.youtube.com/watch?v=oW4Q1dKuR5w
http://www.physlink.com/education/askexperts/ae411.cfm

Moment d'inertie de la queue d'un guépard qui tourne
http://rebloggy.com/post/gif-animals-tail-cheetah-science-inertia-turns-torque/84179196634

Navire échoué

Le 8 juin 2007, le MV Pasha Bulker s'est échoué sur la côte australienne Nobbys Beach. Le navire était dans l'océan en attente de faire un chargement de charbon alors qu'une tempête l'a fait s'échouer sur la côte.

Le navire a été renfloué le 2 juillet avant de se faire remorqué au Japon pour subir des réparations.

http://en.wikipedia.org/wiki/MV_Pasha_Bulker

Gaz qui s'échappent d'un fusil

Une balle de fusil est propulsée lors de l'explosion grâce aux gaz qui sont propulsés vers l'arrière. La balle est initialement au repos, donc la quantité de mouvement initiale l'est aussi. Après l'explosion, des gaz sont propulsé vers l'arrière. Puisque l'explosion fait intervenir des forces internes, il n'y a pas de forces externes en jeu sur le système balle-poudre et donc la quantité de mouvement se conserve. Ainsi, la quantité de mouvement des gaz qui va vers l'arrière doit être annulée par la quantité de mouvement de la balle qui est propulsée vers l'avant. Ces gaz vont ensuite être ralentit lorsqu'ils vont frapper une restriction dans le canon ou la chambre d'explosion. C'est alors que le fusil va subir un recul afin de conserver la quantité de mouvement qui vient d'être perdue par les gaz.

Or, une partie des gaz est propulsée hors de l'arme avec une grande vitesse et une grande chaleur. Est-ce que les gaz qui s'échappent de l'arme peuvent "décapiter" un pouce?

Mythbuster
https://www.youtube.com/watch?v=nucg5VAff4c

L'ingénierie en humour

Un peu d'humour...

Animations GIF

Quelques animations GIF démontrant des phénomènes très intéressants.

http://www.geek.com/science/physics-explained-in-10-mind-bending-gifs-1589540/#gallery=0/friction-drill

Éoliennes

Un nouveau type de turbine éolienne sera prochainement testée en Alaska. La compagnie Alteros, un "spin-off" du MIT (Massachussetts Institute of Technlolgy), a conçu la technologie nommée BAT (Buoyant Airbone Turbine) : un énorme tube rempli d'hélium au milieu duquel se trouve une turbine éolienne qui collecte l'énergie du vent en altitude.

Avantages :

• S'installe en moins d'une journée 
• S'installe dans toutes les zones
• Nécessite peu d'installation au sol contrairement aux autres modes de production d'énergie éolienne
• Peut être installé temporairement et réutilisé dans plusieurs endroits

Éolienne aérienne au sol

Schéma de l'éolienne aérienne en opération

Caractéristiques :

• Tube rempli d'hélium
• Altitude réglable par des câbles reliés à 3 treuils, afin de positionner l'éolienne où les vents sont optimaux (un de ces câbles est en cuivre qui conduit l'électricité à la station au sol)
• Altitude max : 600 m
• Orientation naturelle par les ailes remplies d'hélium
• Fournit 30 kW (demande énergétique de 12 résidences)
• Vents optimaux : 50 km/h
• Vents maximaux : 120 km/h (dans ce cas, la turbine est ramenée au sol)

Bien que le coût de production de l'électricité sera plus élevé que celui des éoliennes terrestres (0,18$/kWh comparativement à 0,05$/kWh), ce type de turbine aérienne a l'avantage d'être plus efficace étant donné que les vents sont plus puissants en altitude et que la turbine peut être amené dans des endroits éloignés afin de fournir de l'énergie électrique à villages isolés ou à des zones sinistrées.

Autres types d'éoliennes aériennes

Gauche à droite :
 Makani, KiteGen, Ampyx Power, NTS X-Wind 

Greg Maxson

Génération d'énergie en fonction de la surface

Vidéo :
https://www.youtube.com/watch?v=kldA4nWANA8

Articles :
http://www.popsci.com/article/science/quest-harness-wind-energy-2000-feet

http://www.geek.com/science/alaska-gets-huge-helium-filled-wind-turbine-that-floats-1000-feet-up-1588736/


Éolienne urbaine

Une compagnie française a développée une éolienne urbaine qui a la forme d'un arbre.
Puisque l'éolienne est au niveau du sol, elle ne peut pas bénéficier des grands vents de haute altitude. Le système consiste donc en des pales plus petites afin de générer de l'énergie avec des vitesses de vents moindres. Elle peut fournir 3,1 kW.
http://www.geek.com/science/new-wind-turbine-looks-like-a-tree-generates-power-silently-1612693/