VERON Thibaut

Chaque fois que le travail sur un article ou un sujet est terminé, placer son compte-rendu en commentaire du billet qui vous est attitré. Il sera ensuite référencé comme il se doit.

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[Véron]

Les ponts légers de Robert Maillard ,David Billington ,PS n°275, septembre 2000, p.58-65.

MC : Ponts, esthétique, architecture, forces, principe de mécanique.
Notes : Les ouvrages d’art les plus remarquables du XIX° siècle sont les ponts ferroviaires. Au XX° siècle, ce sont les ponts routiers : pour l’automobile, qui se développe, on construit des routes et des ponts. Ces derniers sont fondamentalement différents des ponts de chemin de fer : ils doivent supporter des charges inférieures, mais le tracé des routes exige parfois qu’ils soient en courbe ou en pente. Pour les réaliser, les constructeurs du début du siècle utilisent un nouveau matériau : le béton armé. Ingénieur suisse, Robert Maillart est un de ceux qui construisirent les ponts les plus originaux et les plus modernes : des ouvrages fins et élancés qui supportent des charges énormes.
Contenu : Maillard fait ses études d’ingénieur en génie civil à l’école polytechnique de Zurich. Dès le début de sa carrière, il rejette l’analyse mathématique des charges et des contraintes que prônent ses contemporains. Maillart est intuitif, il a le don de concevoir de nouvelles formes qui résolvent parfaitement les problèmes classique de construction. Les ponts qu’il propose sont d’ailleurs moins chers que les projets concurrents, ce qui lui vaut beaucoup de contrats. Les méthodes mathématiques occupent une place importante dans la conception moderne des ouvrages d’art : on applique les principes de la mécanique de façon à calculer les contraintes et les déformations des futurs édifices sous l’action des forces auxquelles ils seront soumis (poids des véhicules, force du vent etc.). Mais cette méthode a entravé la créativité des ingénieurs : on ne doit pas construire de structure dont on ne sait pas calculer le comportement. Maillart réfute ce principe. Son premier pont, construit en 1900 montre un caractère novateur. L’arc du pont et la chaussée ne font qu’un seul bloc, au lieu de deux : c’est la création de « l’arc caissonné », réduisant ainsi la quantité de béton nécessaire à la construction du pont, et donc son coût. L’arc classique supporte la chaussée par des piliers, qui doivent être assez solides pour résister aux contraintes de flexion engendrée par la charge de la circulation routière. Maillart remplace ces piliers par trois parois verticales qui couvrent toute la longueur du pont. La charge est donc répartie sur l’arc, la chaussée, et les murs d’appui, réduisant par conséquent l’épaisseur de l’arc. Le deuxième pont est encore plus élaboré que le premier. Il conserve le même principe que pour le premier, construit en 1905, mais estime que le béton n’est pas nécessaire aux endroits où aucune charge n’est portée : ce qui affine la silhouette du pont, et réduit aussi son coût. Cela évite aussi le dessèchement et donc la fissuration. Ce pont, d’une grande ingéniosité sera détruit en 1927 par une gigantesque avalanche. Cependant ses travaux ne sont pas appréciés : on préfère les copies de ponts anciens et non de nouveaux. Cependant grâce a ses deux premiers ponts, il a pu ouvrir son entreprise de construction. Il a alors construit, pour gagner sa vie, des entrepôts et des citernes cylindriques. Là aussi, il a laissé une trace de son ingéniosité. En construisant une citerne en béton cylindrique, il eut l’image du tonneau, auquel les douves (lattes) sont ceinturées par des cerceaux en fer pour supporter la pression. Il a alors l’idée d’armer le béton par des anneaux en acier, réduisant ainsi l’épaisseur de béton nécessaire a la construction de la citerne. Maillart construisit aussi des entrepôts : lassé des entrepôts classiques : les dalles supportées par des poutres, elles mêmes soutenues par des colonnes qui reviennent cher, il imagine des colonnes dont les chapiteaux évasés se fondent dans le plafond. Ces élégantes colonnes octogonales, avec leur profil hyperbolique réduisent considérablement la portée libre des dalles, qui sont ainsi mieux soutenus. Les ponts, les citernes et les bâtiments illustres l’objectif de Maillart : des édifices élégants, fonctionnels et peu coûteux. Son entreprise prospère grâce a de grand projet en Russie où l’industrialisation est naissante. Quand la première Guerre mondiale éclate, Maillart et sa famille sont forcés de rester en Russie. Il échappe de peu à la mort lors de la révolution soviétique. Il rentre en Suisse en 1919 et se remet à travailler sur ses ponts en bétons. Il met au point des arcs raidis par la chaussée. Un pont arc est comme un câble inversé : le câble, tendu horizontalement se déforme quand il soutient une charge (il forme une ligne brisée) de sorte que sa tension compense le poids de la charge. De même, dans un pont, la poussée de l’arc due aux forces de pression exercées par les culées compense le poids de la chaussée. Il veut construire un arc solide et mince : il relie al chaussée à l’arc par des parois verticales transversales, et rigidifie les parapets. Le pont est une réussite. Dans les années suivantes, Maillart cherche avant tout à embellir ses arcs raidis par la chaussée. En 1933, il construit un arc polygonal et la chaussée décrit une courbe : c’est l’un des ponts les plus ingénieux et les plus originaux du siècle. Ses travaux ont été petit à petit accepté par les ingénieurs en génie civil qui commencèrent alors à enseigner les techniques de Maillart. Il meurt en 1940. Toute sa vie n’a été basée que sur l’esthétisme, sans jamais faire appel au moindre architecte. Cependant, ce furent eux qui ont reconnus l’intérêt des structures de Maillart en premier : des édifices élégants, fonctionnels et peu coûteux. Très peu de gens le connaissent, mais ses travaux sont aujourd’hui fondamentaux .
Compléments : Max BILL : Robert Maillart : Bridges and Constructions David P. BILLINGTON : Robert Maillart : Builder, designer and Artist. .

[Jean-Philippe Qadri]

De très belles recensions, Thibaut :Mises en ligne (24/06/07) :PS n°272 : Logique et calculs de la téléportationPS n°275 : Les ponts légers de Robert Maillard

[Véron Thibaut]

Logique et calculs de la téléportation,Jean-PaulDelahaye,PS n°272, juin 2000, p.28-34.

MC : téléportation, espace-temps, raccourcis topologiques, atome, physique quantique, analyse, algorithme.
Notes : Lorsque, exaspéré du retard pris par votre train ou par votre avion vous attendez, bouillonnant de rage sur votre siège, lorsqu’une grève, un problème technique, une surprise météorologique vous immobilisent des heures entières, et vous fait manquer vos rendez-vous, vous rêvez d’un système de transport rapide et infaillible digne de la science-fiction, la téléportation !.
Contenu : La téléportation sera-t-elle possible un jour ? Est-ce que la science n’a pas un moyen de prouver que cela peut être possible? La science ne donne pas la vérité, mais essaie de s’en approcher. Réponde a cette question est difficile, car plusieurs choses doivent être prises en compte : la quantité d’information qui définit un être humain, ou la nature quantique ou algorithmique de l’esprit. Il existe plusieurs modèles de téléportation, respectant plus ou moins bien la nature des objets transportés.La téléportation par raccourcis topologiques est le premier modèle de téléportation qui respecte entièrement l’objet transporté, et permet de se déplacer où on veut sans se préoccuper de la vitesse de la lumière. En se basant sur le principe de la relativité générale d’Einstein, certains physiciens estiment qu’avec les progrès que l’Homme futur aurait découverts, il pourra modifier l’espace-temps et le moduler selon ses désirs. Mais ce modèle parle d’avancées technologiques qui ne sont pas formulés clairement. Le second modèle est la téléportation par analyse-transmission-recomposition. Elle consiste à analyser le sujet, envoyer la description de l’objet à l’aide d’ondes électriques ou électromagnétiques à l’endroit souhaité, puis de recomposer l’objet avec les atomes présents à l’endroit, transporter les atomes initiaux demanderait trop d’énergie. Ce système est déjà utilisé dans l’industrie, on analyse un objet grâce à une machine, on l’envoi par ondes à une autre machine, qui le reconstitue avec d’autres matériaux à l’identique. Mais l’analyse de plusieurs atomes à la fois semble plus dure. En effet, seules les solutions liquides très pure d’un petit nombre de composants ou des mélanges solides très simples peuvent être ainsi transportés. L’ADN et l’ARN sont connus protéines par protéines, nous pourrons donc prochainement téléporter des petits organismes, ce qui permettrait d’envoyer les nouveaux médicaments à nos colonies spatiales, lorsque nous partirons à la conquête de l’espace. Or, plus l’objet est complexe, plus l’analyse doit être fine. Pour modéliser un gâteau au chocolat, nous devons analyser la consistance, la couleur, et l’arôme. Or l’arôme de chocolat est constitué de plusieurs dizaines de molécules, ce qui est complexe à analyser. Et même si nous y parvenions, le résultat serait imparfait. La reconstitution des cristaux et des êtres vivants est encore plus difficile, l’analyse doit être atomique. Chaque atome doit être analysé et replacé avec exactitude après, ce qui est difficile. De plus, la mécanique quantique indique que la précision avec laquelle on peut mesurer la vitesse et la position d’une particule est limitée par la formule d’Heisenberg, qui indique que le produit de l’incertitude sur la position par l’incertitude sur la vitesse est supérieur à la constante de Planck. Ainsi, un analyseur atomique universel n’existera sûrement jamais, même si l’analyse atomique progressera avec le temps. La quantité d’information qui constitue l’être humain est si importante, qu’on a parfois qualifié la téléportation impossible. L’institut américain pour la santé dispose de 10^11 bits d’information pour un être humain, qui ne sont pas toutes les informations de l’être humain. Il faudrait 10^32 bits d’information, c'est-à-dire un cube de 1 000 km de côté remplis de CD. Même si on arrive à tout analyser, et avoir toutes les informations, il faudrait 10^17 secondes, c'est-à-dire 3 milliards d’années pour transporter ces informations. Cependant, on oubli qu’aujourd’hui il existe la compression de données, que l’on utilise de plus en plus, notamment avec le fax. Il faut donc prendre en compte de l’état quantique des photons, des atomes ou objets que l’on veut téléporter. De plus, la téléportation ne permet de reconstruire qu’un fantôme inerte de l’objet, ce qui pose un problème pour le cerveau humain. Il faut donc prendre en considération l’état quantique du cerveau (atomes, molécules, groupes de molécules), c’est ce qu’on appelle la téléportation quantique. Si elle est mise en œuvre, le problème de duplication ne se posera pas, il n’y aura jamais duplication des humains transportés. Selon Samuel Braunstein, la téléportation du cerveau humain est possible rien qu’avec l’analyse atomique. En effet, beaucoup de patients hospitalisés subissent des scanners à résonance magnétique ou nucléaire, sans avoir de conséquences sur leur mental, ce qui renforce notre optimisme. De plus, les spécialistes de l’intelligence artificielle estiment que l’intelligence de la personne téléportée pourrait être simulée. L’esprit d’un humain est semblable à un ensemble de programmes informatiques, et une fois décryptés, la téléportation serait facile, on mettrait les programmes dans un petit ordinateur réceptacle. La description algorithmique d’un cerveau serait de 10^12 Bits, soir 100 000 livres de 200 pages. Cependant on ne sait pas si on peut saisir les informations algorithmiques d’un cerveau, pour les répliquer et transporter dans les PC du futur, on en sait même pas si cela existe, ce qui va occuper de nombreux philosophes du 3° millénaire. Parmi les quatre voies possibles, raccourcis topologiques, analyse-transmission-reception, quantique, ou algorithmique, aucune ne s’est révélée impossible (ni réalisable !). Nous pouvons donc rêver encore pendant quelques temps d’un bain de soleil sur une plage paradisiaque, le vendredi soir en sortant du bureau.
Compléments : Téléportation quantique : http://www.cs.mcgill.ca/~crepeau/tele.html L.M. Krauss : La Physique de Star Trek ou Comment visiter l’univers en pyjama (disponible au CDI du Lycée)

[Qadri Jean-Philippe]

Mise en ligne (05/02/07) : PS n°322 : Fin des étoiles ordinaires

[Véron Thibaut]

La fin extraordinaire des étoiles ordinaires. (Idée d'Astronomie), Bruce Balick et Adam Franck, PS n°322, août 2004, p.45-51
 


 

MC : étoiles, nébuleuses planétaires, espace, cosmos, supernova, Soleil, Supergéante, galaxie, voie lactée, vents stellaires, champs magnétique et gravitationnel.
 


 

Notes : Il n'est peu de spectacles aussi fascinants que les fonds marins tropicaux, Les silhouettes chatoyantes des poulpes se disputent à la transparence diaphane des méduses qui évoluent dans ces forêts d'algues ondulant dans le courant. Il suffit aux astronomes de tourner leur regard vers l'espace pour contempler un spectacle semblable : les nébuleuses planétaires.
 

Contenu : Le cœur d'une étoile de type solaire, pendant l'essentiel de sa vie est le siège de la fusion de l'hydrogène en hélium. Lorsqu' a peu près 10% de la masse de l'étoile ont été consommés, cette réaction s'emballe. Le surplus d'énergie alors accumulé pousse l'étoile à enfler, refroidissant ainsi sa surface la faisant alors virée au rouge. C'est la phase de géante rouge. En même temps, l'hélium fusionne pour former deux nouveaux éléments, l'oxygène et le carbone. L'énergie nécessaire à cette fusion provoque un vent solaire impétueux. Au bout de quelques milliers d'année l'étoile grossie, et son diamètre est de l'ordre de l'orbite de Mars. La gravité ne peut alors plus garder la forme sphérique de l'étoile, prise alors de "convulsions". L'excès de radiation éjecte les couches externes de l'étoile, la pelant comme un oignon. C'est cette matière qui constitue la nébuleuse planétaire. On a répertorié aujourd'hui 2000 nébuleuses planétaires et on suppose qu'il en reste encore 10 000 autres cachées derrière les nuages de poussière de la galaxie.
 

Cette éjection de matière est due aux vents stellaires produits par l'énergie emmagasinée par l'étoile bien avant, et à l'action qu'exerce le champ magnétique sur cette matière. On comprend alors pourquoi les nébuleuses n'ont pas cette forme sphérique supposée, mais des formes elliptiques ou géométriques.
 

Plusieurs modèles ont été créé pour expliquer ce phénomène. Mais chaque modèle voyait de nouvelles failles grâce aux photographies d'Hubble.  
 

La découverte de nouveaux phénomènes aussi étonnants que ceux révélés par Hubble est indispensable pour améliorer notre compréhension de l'esthétique agonie des étoiles, et surtout du futur de notre système solaire.