Destruction créatrice

5 06 2012

Alan Sailer fait naître ses oeuvres de ses pulsions destructrices. Ce photographe brise en mille morceaux des objets du quotidien à l’aide de balles de plomb tirées au fusil. Il s’attaque ainsi aux objets qu’il aimerait voir disparaître comme cette sucette symbolisant les aliments trop sucrés ou cette boule de Noël qui représente le kitsch associé à cette cérémonie religieuse.

Alan Sailer saisi avec son appareil le moment où l’objet est à la limite du reconnaissable. Un millionième de seconde plus tard et la violence de l’impact l’aura pulvérisé en brisures.

Source : Alan Sailer – Flickr. #

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Un secret nucléaire mal gardé

10 03 2012

Durant la seconde guerre mondiale, G.I. Taylor et d’autres physiciens se sont évertués à décrire la terrible puissance des bombes nucléaires. Taylor s’est intéressé à la croissance du champignon atomique successif à l’explosion d’une bombe nucléaire. Ce n’est que plus tard, en 1949, que le gouvernement américain déclassifie des images d’une explosion nucléaire au Nouveau Mexique. Taylor est alors en mesure de confronter ses travaux à l’expérience et d’en déduire l’énergie fournie par la bombe, information qui elle était alors classée « top secret ». Les militaires américains se sont retrouvés fort embarrassé d’avoir communiqué indirectement une information confidentielle aux scientifiques.

Forme du champignon nucléaire 15 ms après le début de l'explosion.

Si cette étude de Taylor est aussi connue, c’est que le résultat auquel il parvient peut être retrouvé très facilement par l’analyse dimensionnelle du problème. En effet, si l’on cherche à savoir comment évolue le rayon R du champignon atomique en fonction du temps et que l’on suppose que cette loi ne dépend que de l’énergie E dégagée initialement par la bombe et la masse volumique ρ de l’air, alors la seule dépendance possible dimensionellement est donné par :

Et c’est la série d’image suivante qui a permis a Taylor de confronter l’expérience à cette loi d’évolution.

Succession de photographies du champignon entre els instants 10 ms et 1,93 ms après le début de l'explosion

En mesurant sur ces clichés la rayon du champignon au cours du temps, il a pu tracer en échelle logarithmique la courbe suivante :

Cette courbe peut être interprétée en appliquant la fonction logarithmique à la loi d’évolution du rayon du champignon R en fonction du temps :

D’après cette expression on s’attend bien a observé, en échelle logarithmique, une relation linéaire entre 5/2 log R et log t. C’est bien ce que montre la faible dispersion des points expérimentaux autour de la droite noire sur le graphique précédent. De plus, un point de cette droite va nous permettre de déduire une valeur de 1/2 log E/ρ. Par exemple la droite passe approximativement par le point (-4 , 8), ainsi il vient que log E/ρ = 24. En supposant, comme Taylor, que la densité de l’air était de 2,5 kg/m³ on trouve que l’énergie de la bombe était de  . De quoi allumer une ampoule de 100 W pendant environ 3 millions d’années !

On peut voir dans cette exemple la puissance du raisonnement par analyse dimensionnelle. Il nécessite cependant de considérer les bons paramètres pour le problème considéré. C’est tout l’art du physicien que d’adopter les paramètres pertinents à sa résolution. Il est à noter que les travaux de G.I. Taylor sont bien plus développés qu’une simple analyse dimensionnelle. Il discute par exemple l’effet de la température et explique pourquoi elle n’intervient pas dans la loi précédente de croissance du champignon atomique.

Sources :

Wikipédia – Analyse dimensionelle. #

Wikipédia – G.I. Taylor. #

G.I. Taylor « The Formation of a Blast Wave by a Very Intense Explosion. II. The Atomic Explosion of 1945 ». #





Le « pop » du pop corn

9 10 2011

Que se cache t-il derrière le « pop » du pop corn ? Comment expliquer que le maïs soit la seule graine à éclater sous l’effet de la température ?

En réalité, il n’existe qu’une variété de maïs capable de produire du pop corn, c’est le maïs à éclater. Cette variété possède une coque très résistante et non poreuse. C’est-à-dire qu’elle empêche la circulation de la vapeur. Ainsi lorsque l’on chauffe un grain de maïs, l’eau qu’il contient se vaporise et la pression à l’intérieur augmente. Elle peut atteindre 9 bars avant que la coque ne cède et le pop corn éclate.

Au moment de l’éclatement, le grain contient de l’amidon ainsi que de petites bulles de vapeur d’eau. Cette mousse sous contrainte s’expand à l’instant où la coque rompt. Contrairement à la mousse d’une bière, celle ci ne va pas s’effondrer avec le temps. En effet lors du refroidissement l’amidon durci et la mousse conserve sa forme. Ceci explique la différence de volume entre les grains de maïs et le pop corn.

Les vidéos suivantes montrent au ralenti de superbes scènes de formation de pop corn :

Ces vidéos permettent d’estimer le temps d’éclatement d’un grain de maïs à 2 ms. On peut donc associer à cet événement une fréquence d’environ 500 Hz. Cette fréquence est audible pour l’homme et elle correspond à des sons graves comme l’est le « pop » du pop corn.

Si le maïs est le seul à pouvoir éclater et produire du pop corn, c’est que les autres graines (riz, blé, etc…) ne possèdent pas de coques non poreuses. D’ailleurs la moindre fissure dans la coque et la graine de maïs n’éclatera jamais. C’est ce qui explique les grains non formés au fond du paquet de pop corn au cinéma.

Source : Wikipédia