C'est quoi la gravité ?

Pourquoi Newton s'est-il pris une pomme sur la tronche ? Parce qu'il pionçait sous un pommier ? Vrai, enfin il paraît. Mais sinon...

Newton a dit "Mangez 5 fruits et légumes par jour."

Une force invisible

La gravité, c'est cette chose qui fait qu'on pèse quelque chose, qu'on est attiré vers le sol par la Terre. En fait ça n'est pas vraiment une chose. En sciences, et plus précisément en physique (la science de la nature), on dit que la gravité est une force, et elle est invisible. Plutôt cool non ?

Oui, invisible : on ne peut pas pas la voir. C'est tout simplement impossible. La plupart du temps, les scientifiques cherchent justement à expliquer les choses qu'on ne voit pas, mais dont on sait qu'elles existent parce qu'on observe ses effets (une pomme qui tombe en l'occurrence). Bref, comme la gravité est une force invisible, eh bien... les gens ont mis très longtemps avant de se rendre compte qu'elle existait. Pourquoi ? Parce que tout ce que vous voyez autour de vous et que vous connaissez depuis tout petit vous paraît naturel. Que le ciel soit bleu vous paraît naturel. Vous savez pourquoi il est bleu au fait ? Pas sûr que vous vous soyez posé la question (et si ça n'est pas le cas je vous expliquerai !). Eh bien nos arrières- arrières-arrières-...-grands-parents eux se disaient que c'était "normal" d'avoir les pieds collés au sol ;)

Un type balèze, mais pas tout seul

Mais quand même, au 17e siecle, un certain Isaac Newton, philosophe, mathématicien, physicien, alchimiste et astronome (rien que ça... on n'en fait plus des comme lui, il était quand même balèze...), s'est inspiré des travaux d'autres scientifiques pour étudier la physique. C'est lui qui, le premier, a établi la loi de la gravitation universelle, qui décrit la force dont je vous parle. Il a fait le lien entre les astres (les objets dans le ciel) qui s'attirent (les scientifiques les voyaient tourner les uns autour des autres, en déduisant qu'une force intervenait là-dedans), et la pomme qui tombe du pommier, attirée par... la Terre donc.

Crédit : Musée des Sciences de Londres.

Newton a en fait utilisé les recherches des grands Galilée et Kepler.

• Galilée disait que les objets tombaient tous à la même vitesse. Pour le prouver il avait lâché deux boules de fer dont l'une pesait 100 fois le poids de l'autre du haut de la tour de Pise (qui était penchée, ce qui évitait de casser la façade, c'est quand même bien fait !), constatant qu'elles arrivaient quasiment en même temps, la différence étant liée à la résistance de l'air.
  
  
  
  
  "Eh Galilei, tu les envoies tes boules de métal ou bien ?"
  
  
• Kepler étudia le mouvement des planètes, et en déduit 3 lois, dont une en particulier qui stipule que les planètes qu'il voyait tournent autour du Soleil (pas tout à fait en rond, mais en ellipses -- qui sont des sortes de cercles écrasés, voir le schéma ci-dessous).

Mouvements elliptiques des planètes autour du Soleil

Bref, après de sérieuses recherches et beaucoup d'observations (et probablement beaucoup de pinard ??), Newton trouva une formule qui donnait l'intensité de la force gravitationnelle (la gravité en d'autres termes). En d'autres termes, il trouva comment exprimer "à quel point machin et machine s'attirent".

Oui je sais, ça fait classe une équation entre deux tranches de texte... pourtant là y a pas de lettres grecques, si vous saviez !

• F est l'intensité (plus elle est grande, plus la force est grande quoi). 
• G est une constante calculée par Isaac, dont la valeur n'a pas d'intérêt ici
• m1 et m2 sont les masses des deux corps qui intéragissent ensemble (la pomme et la Terre par exemple, ou le Soleil et la Terre...)
• d est la distance entre les deux corps (en mètres)

Pour exprimer une longueur on utilise par exemple le mètre, eh bien figurez-vous que l'unité dans laquelle on exprime cette force est le... Newton ! Eh oui !

Que faut-il en retenir de ce truc ?

- Plus les objets sont massifs (plus leur masse est élevée), plus la force qui les lie est grande.
- Plus ils sont proches l'un de l'autre, plus la force qui les lie est grande.

Alors voilà, vous savez maintenant pourquoi vous êtes attirés vers le sol. C'est parce que la Terre, qui pèse tout de même son poids, vous attire vers elle. Vous aussi d'ailleurs, vous l'attirez, mais votre contribution à cette force est toute petite petite face à celle de la Terre. En effet, la Terre pèse 6 000 000 000 000 000 000 000 000 kilos, soit à la louche 200 milliards de fois la masse totale de tous les habitants de la Terre réunis !

Et c'est cette même force qui fait que la Lune tourne autour de la Terre (elle ne peut s'échapper), et que la Terre tourne autour du Soleil.

Des petites questions quand même...

Pourquoi moi je n'attire pas les choses autour de moi ?
Eh bien c'est parce que dans la formule qui donne l'intensité de la force entre moi et mon voisin, la fameuse constante G est très très petite, et ma masse et celle des objets autour de moi sont plutôt petites... donc la valeur de F est très petite, quasiment nulle... Du coup la force que me lie à mon canapé (à part la gravité qui y maintient mes fesses) est en gros nulle.

Si les objets lourds, comme les planètes, s'attirent, pourquoi ne tombent-ils pas les uns sur les autres comme la pomme sur la Terre ?
Alors là, c'est un peu plus compliqué. En fait c'est une question de mouvement initial. La Lune tourne autour de la Terre avec une certaine vitesse, de même la Terre tourne autour du Soleil avec une certaine autre vitesse. Ce sont ces vitesses, très grandes (la Terre parcourt presque 30 km/s, soit 108 000 km/h !), qui empêche la chute des planètes sur elles-mêmes, car elle provoquent une force dite centrifuge. Si vous montez sur un manège, vous pourrez sentir cette force qui vous emmène vers l'extérieur de ce dernier quand il tourne de plus en plus vite.

De bons sites

http://membres.multimania.fr/newtonphysique/ (attention vieux site web, la déco n'est plus toute jeune, mais le contenu est intéressant ^^)

http://molaire1.perso.sfr.fr/gravite.html

C'est quoi ce bruit dans mes enceintes ?

Est-ce que comme moi, vous vous êtes déjà demandés pourquoi, quand vous branchez ou débranchez le câble qui mène votre ordinateur à votre système hifi (ces derniers allumés), un bruit grave et sourd se fait entendre brièvement dans les enceintes ? Pas agréable le bruit... Ce bruit sourd, on l'appelle bruit de masse (la masse dont je vous ai parlée récemment), et ça ressemble à quelque chose comme ça :

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Les composants qui permettent au son de circuler

Je me prends un bruit dans la tronche, je veux savoir d'où il vient, je suis curieux et j'aime bien réfléchir (enfin quand je peux). Qu'est-ce que je fais ? D'abord je me demande quels sont les éléments qui interviennent dans la transmission du son :

• enceintes / hauts-parleurs
• amplificateur
• câbles
• connectique - C'est quoi la connectique ? C'est un ensemble de trucs qui permettent de brancher un bidule dans un machin (pour "connecter" quoi !)...

Je vous présente le "jack", ce petit embout que vous connaissez sans doute sans le savoir, et qui est très utilisé dans les métiers du son. Un jack, c'est en gros du plastique et du metal (parfois précieux). Il existe des jacks mono, et stéréo, pour faire passer du son... monophonique ou stéréophonique (logique non ?). Le son stéréo, en gros c'est quand on enregistre avec 2 micros ou qu'on le restitue sur 2 hauts-parleurs. Je pars du principe que tout le monde est équipé en stéréo en 2010... Le jack ci-contre est donc un jack stéréo.

Alors, c'est qui le p'tit malin responsable ?

Pas les enceintes, puisqu'elles se contentent de traduire un signal audio (le son à l'état électrique si vous préférez) qui arrive depuis les fils qui y sont connectés en ondes acoustiques (autrement dit en "vrai" son).

Pas les câbles, ni l'ampli. S'il est vrai que les câbles peuvent induire des perturbations du signal, dans notre contexte ça ne n'est pas le cas : en débranchant le connecteur, on n'a pas changé l'état des câbles, et du coup s'ils étaient responsables du bruit, on aurait eu ce bruit en permanence. Idem pour l'ampli, lui est allumé point barre.

Ceci n'est pas un bruit de masse, mais si la douleur auditive persiste, éteignez votre télévision

La réponse, c'est le jack !

• Lorsqu'on le débranche, les connecteurs droit et gauche, (c'est-à-dire le "ring" - l'anneau - (R) "tip" - et la pointe - (L) du jack qui comporte 3 parties avec la masse) connectés donc aux 2 enceintes correspondantes, entrent successivement en contact avec la masse de mon ordinateur. D'où le bruit ... de masse.... un bruit assez grave qui est donc normalement du 50 Hz. Ça se passe très rapidement, mais normalement vous devriez entendre le bruit d'abord dans l'enceinte droite, puis dans la gauche.

• Lorsqu'on le branche, c'est l'inverse : le tip touche la masse, puis le ring, donc le bruit arrive d'abord dans l'enceinte gauche, puis la droite !

Et une petite video pour illustrer tout ça :)

D'où viennent les scores au tennis ?

Je serais curieux de savoir quel pourcentage des petits curieux que vous êtes s'est posé la question, et quel pourcentage d'entre vous en a cherché la réponse :)

L'origine des points

Le système des points assez complexe du tennis a été hérité de l'Histoire. En effet, il provient du jeu de paume où l'on comptait les points de la façon suivante : 15/30/45/Jeu. Le nombre 40 actuellement utilisé semble être un raccourci pour 45, trop long à prononcer.

Quatre hypothèses sont avancées pour expliquer ce système, mais aucune n'a encore pu être vérifiée. La troisième paraît cependant la plus vraisemblable aux chercheurs.

• selon le témoignage de Jean Goselin, libraire du roi de France en 1579, cette façon de compter se rapporterait à l'astronomie et au système sexagésimal utilisé pour les calculs d'angles. Chaque signe physique est divisé en 60 degrés, diviser un signe physique en quatre parts donne 15 degrés par part.
• selon le témoignage de Charles Delahaye, joueur de paume au XIXième siècle, 15 représente une distance de 15 pieds. La ligne de service et le filet sont séparés de 60 pieds, soit quatre fois 15 pieds. Charles Delahaye dit avoir assisté à une partie où les points n'étaient pas comptés, mais que le vainqueur du point avançait à chaque fois de 15 pieds jusqu'à ce qu'il atteigne le filet et remporte alors le jeu.
• les paris étaient semble-t-il fréquents lors d'une rencontre de jeu de paume. La monnaie française de l'époque comprenait le double d'or qui valait 60 sous et le denier d'or qui valait 15 sous. Les joueurs auraient pris l'habitude de compter les points en valeur monétaire, c’est-à-dire en multiple de 15.
• il est dit aussi que pour noter les scores, des cadres d'horloge ont été réutilisés par des anglais au début du XXe siècle : les deux aiguilles permettent de compter pour chacun des joueurs les points (0, 15, 30, et 40 minutes ; 45 pour l'avantage) et les jeux (départ à 0 pour chaque aiguille, gain pour la première arrivée en bas, à 6 donc).

Source
Wiki : origine des scores

si l'origine des points n'est pas connue avec certitude, l'origine des coupes de cheveux des joueurs dans les années 80 l'est encore moins... Stylish, John!

...et pour les anglophones

En anglais, le 0 n'est pas annoncé zero, mais love. Rappelez-vous que le tennis trouve ses origines dans le jeu de Paume. Les anglais ont ainsi traduit simplement les scores qui y étaient usités. Le 0 était annoncé "l'oeuf", pour sa forme. N'allez pas chercher plus loin, demandez à un anglais de prononcer "l'oeuf"... l'oeuf -> l'oeuve -> love... Et voilà!

C'est quoi la masse électrique ?

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J'étais en train de rédiger un article sur le "bruit de masse" l'autre jour entre le fromage et le dessert, quand je me suis dit : "Mais au fait c'est quoi la masse ?". Ca paraît être un acquis, mais l'expliquer de façon simple, accroche toi mon coco !

En électricité, on en entend souvent parler, et elle n'a rien à voir avec la masse d'un objet (celle qui permet de calculer le poids).

La définition

Voici une définition classique, que je vais expliciter : la masse, c'est un point de référence du potentiel électrique (wiki: Masse_(électricité)). Woaw !

Qu'est-ce que ça veut dire potentiel électrique ? Eh bien, dans les sciences, on utilise des échelles de mesure pour savoir de quoi on parle. On mesure par exemple la température en degrés Celsius pour savoir s'il fait plus ou moins chaud, la vitesse en km/h, les distances en mètres (m)... En électricité, un potentiel permet de définir une sorte d'échelle de l'état électrique : plus ou moins "chargé". Cette échelle est exprimée en Volt (du nom de l'inventeur de la pile électrique Volta). La référence correspond le plus souvent au 0. Ainsi un potentiel de référence électrique, autrement dit la masse, correspond le plus souvent à 0 Volt (mais pas toujours, j'y reviendrai plus tard).

A quoi sert la masse ?

Dans un circuit électrique (un chemin si vous préférez), par elle passe la quantité d'électricité indésirable.

Prenons deux exemples :

• dans les fils d'un montage hifi, elle permet de filtrer certains "bruits" dans le signal audio (ou son si vous préférez)
• dans le cas d'appareils électroménagers, elle nous protège nous, les consommateurs, de défauts d'isolement

Je reviens sur le cas des appareils électroménagers. Imaginons une machine à laver. Elle est branchée au réseau électrique, et donc alimentée par du 220V (ça fait donc 220V de plus que la masse si vous avez suivi !). Si dans cette grosse boîte pleine de fils, l'un d'entre eux, connecté à la phase (celui que vous envoie du 220V dans les dents) vient à toucher la carcasse, alors si tout se passe bien, le disjoncteur se déclenche (les plombs sautent). Pourquoi ?

Parce que toute carcasse d'appareil électroménager est reliée à la masse (c'est d'ailleurs symbolisé par le dessin à gauche, que vous trouverez quelque part sur votre appareil électrique). Et évidemment si on relie un point qui est chargé à 220V et l'autre à 0V, ça fait une belle décharge, et donc les plombs ont de quoi sauter.

Si la masse n'était pas là, c'est votre corps qui ferait office de fil relié à la Terre, car votre corps conduit l'électricité. L'électricité, cette flemmarde, cherche toujours à aller vers un état plus peinard, et elle se "déchargerait" donc à travers vous pour aller vers le 0. Vous le sentiriez passer ! Et votre coupe de cheveux aussi s'en ressentirait :)

Où trouve-t-on la masse dans la vie de tous les jours ?

Facile ! Un autre nom de la masse est... la Terre ! Eh oui, la Terre est au potentiel 0. Evidemment, car si la elle avait un potentiel non nul, on aurait une énergie gratuite et illimitée à portée de main, il suffirait par exemple de brancher son chargeur de téléphone dans le sol, pas dans une prise électrique (je schématise bien sûr !).

Justement, puisque je parle de prise électrique, regardez celles qui se trouvent autour de vous :

Il y a, normalement, 2 trous et une fiche. La masse est reliée à cette fiche qui dépasse. Le courant qui alimente les appareils électriques, lui, passe par les trous, donc on ne met pas ses doigts dedans !! On peut par contre toucher sans danger la fiche de masse.

Enfin pour les bricoleurs, ceux qui relient les fils dans les prises électriques par exemple, sachez qu'un code de couleur normalisé permet de reconnaître le fil de masse : il est jaune et vert.

Enfin, sur le papier, il existe deux symboles utilisés par les gens qui dessinent les schémas électriques. Pourquoi différencie-t-on la Terre et la masse ? Eh bien la Terre est au potentiel de 0V. Si je prends la Terre comme référence, alors par définition c'est une masse. Mais si mon potentiel de référence n'est pas 0V, mais 10V (par exemple au pif !), la masse de mon circuit est à 10V, et dans ce contexte précis, la Terre n'est plus équivalente à la masse. Bon, en vrai, les deux sont très souvent équivalents ! Retenez donc que c'est pareil, pour simplifier ;)


Ça y est, la masse électrique n'a plus de secrets pour vous ?

Tonton, pourquoi les roues des voitures tournent parfois à l'envers ?

Pas bête ta question mon poulet ! C'est en effet perturbant : comment une voiture peut-elle avancer si ses roues tournent à l'envers ?

Il faut regarder le phénomène de plus près. En effet, si tu regardes bien la voiture de ton père à gauche, lorsqu'elle démarre, ses roues tournent dans le bon sens, mais au fur et à mesure que la voiture accélère, ses roues ont l'air de ralentir, puis de s'arrêter, puis de partir dans l'autre sens. Pourquoi ?


Il s'agit d'un phénomène optique très simple. Mais je vais d'abord poser quelques bases.

Le système "œil+cerveau" humain : une mécanique qui a ses limites

L'œil humain associé au cerveau est un appareil de mesure : il capture des images du monde qui nous entoure. Comme tout appareil de mesure, il a ses limites techniques. De la même façon qu'un appareil photo peut prendre un nombre limité de photos en une seule seconde, notre système "œil + cerveau" ne peut capturer/restituer qu'un nombre limité d'images par seconde. On appelle cela la fréquence de rafraîchissement de l'image, et comme toute fréquence elle s'exprime en Hz (Hertz, ou en "par seconde"). Il est communément admis que la fréquence de rafraîchissement de ce système est de l'ordre de 12 images/seconde, ou 12Hz. Ça veut dire qu'en une seconde, tu peux voir séparément 12 images différentes et successives. Au delà ça va trop vite pour voir toutes les images dans une seconde. Tu me suis ? Bon, on va prendre un exemple maintenant.

Rien de tel qu'un bon exemple

Prenons une roue de voiture. Pour simplifier on la représente par un disque noir. On peint une bande blanche entre son centre et l'exterieur (son pneu quoi !). On appelle ça un rayon (une ligne droite entre le centre d'un disque et le bord de ce dernier). Regarde comment je dessine bien !

Imaginons maintenant que cette roue soit sur la voiture que tu regardes. La voiture est à l'arrêt. La bande blanche ne bouge pas ? Oui, c'était pour voir si tu suivais toujours ;)

La voiture démarre, elle roule de gauche à droite, et la roue se met à tourner. La bande blanche tourne également... logique ! Voilà ce que tu vas voir au fur et à mesure que la voiture va avancer :

J'ai mis les 12 images successives que ton oeil va capturer en une seconde. Bien évidemment, j'ai simplifié en parlant de 12 images par seconde, car en réalité l'oeil humain est un appareil beaucoup plus compliqué, et en vrai tu aurais l'impression que le rayon tourne de façon "fluide" alors qu'ici c'est saccadé. Mais ça mériterait un autre article, je t'en parlerai peut être plus tard ! Tu pourras regarder en annexe les liens que j'ai mis pour aller plus loin.

Maintenant que tu as saisi le principe des images qui se succèdent, imagine que la voiture accélère. Sur mon dernier dessin, la roue a fait à peine un tour en une seconde, puisque mon rayon a fait le tour de la roue au bout de la 12e image que ton oeil a vue. Mais si la voiture roule plus vite, la roue tourne plus vite, n'est-ce pas ?

En fait si la voiture roule 2 fois plus vite que dans le dessin précédent, au lieu de voir les 12 images ci-dessus, tu verras un dessin sur 2 lors des 6 premieres (en orange) :

Si la voiture roule encore 2 fois plus vite (4 fois plus vite qu'au départ), tu verras 1 dessin sur 2 par rapport aux images au dessus, 1 dessin sur 4 par rapport aux images du début (en orange) :

Finalement, lorsque la vitesse augmente, tu vois le rayon blanc de plus en plus "tard", tu comprends ?

Eh bien, à partir d'une certaine vitesse, la roue va tourner si vite qu'entre deux images détectées par ton oeil, elle aura fait presque un tour :

et du coup tu auras l'impression que la roue tourne à l'envers !

Bien entendu tout ceci se fait progressivement, car la vitesse de la voiture augmente de façon continue (sa vitesse ne double pas instantanément, elle augmente au fur et à mesure). Tu verras donc le rayon blanc accélérer puis ralentir, puis repartir dans le sens inverse, et si la voiture accélère encore alors à nouveau le rayon va repartir progressivement dans le bon sens, etc. Pareil quand la voiture ralentira évidemment. CQFD !

Pour aller plus loin

C'est quoi une fréquence en physique ?
http://fr.wikipedia.org/wiki/Frequence

L'oeil humain et le cinéma. On y parle du seuil de scintillement (40 images/seconde), au delà duquel on a une impression de fluidité (le système "oeil + cerveau" est berné):
Le cinéma, la grande illusion

L'effet stroboscopique :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_stroboscopique