S'inscrire identifiants oubliés ?

Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient ...

Du champagne supersonique

Physique du bouchon de champagne

Tout le monde le sait, lorsqu’une bouteille de champagne est débouchée, le bouchon est souvent violemment propulsé… ce qui peut être dangereux s’il percute l’œil. La raison pour laquelle le bouchon saute à environ 50 km/h vient du fait qu’une bouteille de champagne contient 8,8 g de dioxyde de carbone (CO2) soit 0,2 mole, dont l’essentiel est dissout dans le liquide, le reste se trouvant sous pression dans le goulot, en équilibre avec le CO2 dissout. A 20°C, la pression dans le goulot vaut 7 fois la pression atmosphérique, tandis qu’à 30°C, elle lui est 10 fois supérieure. Le bouchon est donc plus fortement poussé vers l’extérieur que l’air ambiant à la pression atmosphérique le pousse vers l’intérieur. Aussitôt après l’expulsion du bouchon, un « nuage » de condensation apparaît au-dessus du goulot. En effet, lors de son expansion, le CO2 pousse le bouchon vers l’extérieur et lutte contre la pression atmosphérique, si bien que l’énergie qu’il dépense pour effectuer ce travail se traduit par une chute de température, le gaz n’ayant pas le temps d’équilibrer sa température avec le milieu ambiant par échange de chaleur : la détente s’effectue de manière adiabatique (sans échange de chaleur). La chute de température provoque la condensation de la vapeur d’eau en liquide et même solide avec apparition de fines gouttelettes et de cristaux. La température après détente est plus basse lorsque la pression initiale est plus importante, c’est-à-dire lorsque la température initiale est plus élevée. Comme la température peut chuter à -90°C, le CO2 peut lui-même geler.

Du nouveau !

C’est en étudiant attentivement ce phénomène que les physiciens français Gérard Liger-Belair, Daniel Cordier et Robert Georges du CNRS viennent de découvrir une chose surprenante qui a faut l’objet d’une publication (Liger-Belair et al. Sci. Adv. 2019; 5 : eaav5528 20 Septembre 2019) : l’expansion du CO2 s’effectue de manière supersonique (c'est-à-dire plus rapide que 340 m/s) avec formation de ce qui s’appelle un « disque de Mach »… qu’il ne faut confondre avec un « cône de Mach », lequel apparaît lorsqu’un objet - comme un avion par exemple ou une balle - avance à vitesse supersonique. Les disques de Mach sont des ondes de choc bien visibles dans les jets des réacteurs d’avions supersoniques. Le jet de plusieurs mètres de long comporte des stries régulièrement espacées : ce sont les « disques de Mach » appelés aussi en anglais « shock diamonds ». À l’aide d’une caméra ultrarapide, les chercheurs ont pu photographier l’apparition d’un disque de Mach et son évolution au cours du temps. Comme quoi, il y a encore de la physique à découvrir dans une simple bouteille de champagne.

 

» lire tous les articles 1 2 3 4 5 6 7 8
sciences en ligne
exploratheque
du premier stage au premier emploi


Les technologies des trains à grande vitesse
La course à la vitesse est à l'origine de nombreuses innovations du domaine ferroviaire

Le TGV en France

L'idée de créer un TGV (Train à Grande Vitesse) pour relier les principales villes françaises émerge au cours des années 1960, dans le but de concurrencer l'automobile et l'avion par une augmentation de la vitesse du transport. Propulsé par des moteurs électriques, ces trains sont composés de deux locomotives indépendantes, encadrant une rame articulée de huit ou dix voitures. Le record de vitesse sur une longue distance a été établi en 2001, avec une moyenne de 306,3 km/h sur le trajet Calais-Marseille.

Le TGV ne peut atteindre ses vitesses maximales que sur une ligne à grande vitesse. Il emprunte les autres voies ferrées à la vitesse maximale autorisée par ces lignes, soit jusqu’à 220 km/h selon le tracé et le type de signalisation. Pour exploiter la grande vitesse, il faut alors construire un réseau de voies ferrées et de gares tenant compte par exemple des contraintes de vibrations sur les voies.

Depuis sa mise en place, le TGV, n'utilise plus une signalisation au sol par des panneaux lumineux mais une signalisation à transmission continue, ce qui permet à la personne aux commandes d'exercer un contrôle constant sur le train. Dans la même idée, les innovations se poursuivent pour les conducteurs·trices de train, comme avec l'application Opti Conduite mise à la disposition en juillet 2016 sur l'ensemble des axes TGV. Installée sur des tablettes, elle permet de visualiser en temps réel la vitesse à adopter, ainsi que les prochains changements de vitesse à effectuer. En assurant une conduite plus souple, plus de confort pour les voyageurs·euses et une harmonisation du trafic, l'applicationdevrait permettre de réaliser une moyenne de 10% d'économie d'énergie en 2017.

Une nouveau type de train, le Maglev

Il s'agit d'un train sur monorail, dont le mode de propulsion est le champ magnétique généré par la voie elle-même. Le Japon a choisi la technologie de la sustentation électrodynamique pour son Maglev. L'Allemagne avait développé la technologie de sustentation électromagnétique, le premier train au monde de ce genre à transporter des passagers en 1979, malheureusement abandonné pour des raisons financières.

Le Maglev lévite grâce à des aimants fixés aux véhicules et à des bobines supraconductrices refroidies à -269°. N'étant pas en contact direct avec le rail, l'absence de frottements permet au train d'atteindre jusqu'à 600 kilomètres/heure.

Une nouvelle forme de train, l'Hyperloop

La SNCF participe au financement d’un projet de train hypersonique, l'Hyperloop. Depuis que le projet a été proposé en 2014 par Elon Musk (patron de Tesla et SpaceX),  avec une stratégie encourageant les démarches collaboratives, de nombreuses entreprises se penchent sur le sujet. Parmi 2 600 dossiers, la firme américaine en a sélectionné 35, issus de particuliers ou de grands services publics. Après une nouvelle étape de sélection au mois de mai, trois lauréats seront désignés au mois d'août.

Le principe ? Des capsules de 3 tonnes et de moins de 3 mètres de diamètre, flottant sur un coussin d’air, sont propulsées par un rail magnétique dans des tubes suspendus ou sous l'eau, le tout fonctionnant à l'énergie solaire. Des moteurs à induction sont placés à intervalle réguliers pour assurer cette propulsion. Les tubes étant presque vides, le peu de frottements permet de transporter les personnes et les marchandises à des vitesses de plus de 1 200 kilomètres par heure, soit presque la vitesse du son. Même si les chantiers de l'Hyperloop avancent, les premiers trains ne devraient pas être mis en circulation avant au moins 2020.

Relier San Francisco-Los Angeles en 30 minutes, Vienne-Bratislava-Budapest en 20 minutes, Paris-Marseille en moins d'une heure, Paris-Reims en 12 minutes contre 48 avec le TGV, parcourir les 12 kilomètres qui séparent la Corse de la Sardaigne en une poignée de secondes, les promesses mises en avant pour chacun des projets font rêver. En plus de la cible grand public, une entreprise réfléchit au transport de fret, un « cargoloop » qui pourrait passer par des voies souterraines voire sous-marines. De quoi transformer de nouveau en profondeur le transport de marchandises en plus du transport des personnes.

L'une des entreprises américaines travaillant sur ce projet a annoncé, le mardi 24 janvier 2017, l'implantation d'un centre de recherche et développement européen à Toulouse. Hyperloop Transportation Technologies doit bâtir des locaux sur l'ancienne base aérienne de Francazal, mise à disposition par l'État. Le centre comprendra notamment des locaux de recherche et une piste d'essai d'environ un kilomètre. Grâce aux synergies avec l’aéronautique et le spatial, l'objectif est de passer à une phase expérimentale d’ici 2021.

En savoir plus

Le métier de conductrices et conducteurs de train, sur Explorathèque

SNCF Opti-Conduite, l’application qui voudrait faire économiser de l’énergie aux TGV

Les trains à sustentation magnétique sont-ils déjà obsolètes ?, un point sur les technologies des trains

L'Hyperloop s'installe à Toulouse, Le Huffington Post

Arthur Jeannot
Twitter Facebook Google Plus Linkedin email