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CouvPocheIndispensables
J'ai créé ce blog lors de la sortie de mon livre "Les Indispensables mathématiques et physiques pour tous", Odile Jacob, avril 2006 ; livre republié en poche en octobre 2011 (achat en ligne) (sommaire du livre).
Je développe dans ce blog des notions de mathématiques et de physique à destination du plus large public possible, en essayant de susciter questions et discussion: n'hésitez pas à laisser vos commentaires!

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Indispensables astronomiques

Nouveauté octobre 2013, mon livre "Les Indispensables astronomiques et astrophysiques pour tous" est sorti en poche, 9,5€ (éditions Odile Jacob, éidtion originale 2009). Comme mon premier livre (Les Indispensables mathématiques et physiques), c'est un livre de notions de base illustrées avec des exemples concrets, s'appuyant sur les mathématiques (géométrie notamment) pour l'astronomie, et sur la physique pour l'astrophysique. Je recommande vivement sa lecture.

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16 septembre 2009 3 16 /09 /septembre /2009 10:14

Le récent texte BibNum porte sur "la puissance motrice du feu" de Sadi Carnot (1824). Titre quasi-poétique mais qui résume bien la problématique de l'époque pré-électrique ou pré-dynamo : on chauffe avec du feu des chaudières qui font marcher des machines, quelle puissance recueille-t-on ? A partir de cette simple question Sadi Carnot (1796-1832), le fils de Lazare Carnot, va concevoir une théorie entièrement nouvelle – la thermodynamique.

Plusieurs éléments humains ou scientifiques m'ont marqué dans ce texte émouvant:

1)    la pratique précède la théorie : les machines de Watt fonctionnent avant que naisse leur théorie. D'un point de vue théorique, Carnot élabore une vraie conception intellectuelle ex-nihilo, à l'égal voire plus radicalement nouvelle que celle de Newton ou celle d'Einstein. Il a "soulevé un coin du voile", comme dirait ce dernier.


2)    La différence fondamentale qu'ébauche ce texte entre le travail mécanique (F×l) ou hydraulique (mgh) et le travail de la chaleur – plus complexe, avec la notion d'entropie que Carnot esquisse et que Clausius formulera vers 1850.

3)    Le rappel des expériences assez récentes à l'époque, température qui diminue avec la pression (ex. en montagne la pression atmosphérique est plus faible donc la température aussi) ou qui augmente avec la pression (exemple actuel de la pompe à vélo qui chauffe) – l'auteur utilisera ces résultats pour imaginer les quatre étapes de son "cycle de Carnot".

4)    Le rendement maximal calculé par Carnot, entre le travail collecté (par la machine) et le travail introduit dans le système (par le chauffage); "la puissance motrice du feu" connaît ainsi une valeur limite r = 1 – T2/ T1, ou T1 est la source chaude et T2 la source froide. Ainsi, pour une machine de l'époque, T2 = 20°C = 293K source froide (ruisseau) T1= 100°C = 373K (eau bouillante), le rendement est limité à 21%.

5)    Malgré le 1) ci-dessus (la force et la nouveauté de la théorie), mais peut-être à cause de cela – l'incompréhension qu'a recueillie l'article de Carnot à sa parution. La page Wikipedia (article de qualité) relève qu'aucun des cours de machines professés à l'époque (Poncelet, Coriolis, Morin, …) ne relève et ne diffuse les résultats de Carnot. Ce n'est qu'en 1834, deux ans après la mort de Carnot, que Clapeyron exhume et commente ses résultats, puis Clausius en Allemagne. Si l'expression galvaudée "il est mort tombé dans l'oubli" signifie quelque chose, on peut la lui appliquer… d'autant qu'en tant que physicien il est souvent confondu avec son père Lazare Carnot, et il n'a même pas pu se faire un prénom, car celui-ci lui est ravi par son neveu, le président de la République Sadi Carnot assassiné en 1894 !

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7 septembre 2009 1 07 /09 /septembre /2009 21:35

Dans le texte BibNum de Foucault (1819-1868) que nous venons de publier (en fait sa thèse de 1853), j’ai été notamment intéressé par le miroir tournant. Il est conçu pour Foucault par le physicien-horloger Louis Breguet, et est capable de tourner jusqu’à 800 tours/s. Ce Louis Breguet (1804-1883) est le grand-père de l’avionneur Louis Breguet (1880-1955) – voir descendance LB sur Wikipedia.

 

Ce miroir de précision qui tourne à grande vitesse permet, grâce au dispositif imaginé par Foucault, de " démultiplier " la distance l = 4m existant entre un autre miroir et celui-ci. Le temps mis par la lumière pour franchir cette distance n’est pas mesurable ; en revanche le décalage de la mire obtenu par ce dispositif vaut d = 8πlnr/c, où n est le nombre de tours (500 trs/s), r = 3 m est la distance entre la mire et un objectif, est tout à fait mesurable : d= 0,5 mm. C’est en ce sens que le dispositif, qui est tel que d est proportionnel à n × l , démultiplie la distance l et permet la mesure de la vitesse de la lumière dans un appareil de 4 m de diamètre… Ingénieux, non ? Ce Foucault, en plus de son pendule et de son gyroscope, un sacré inventeur !  

Sur l'image, le miroir tournant est tout petit, juste au centre.
(image Observatoire de Paris, site
http://www.foucault.science.gouv.fr/)

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2 septembre 2009 3 02 /09 /septembre /2009 18:29

Le texte BibNum récemment paru est consacré au coronographe de Lyot. D’abord Lyot (1897-1952), un sacré bonhomme, c’est important de le faire mieux connaître : un type sympathique, hors du milieu scientifique traditionnel – en fait un ingénieur, à l’origine ; il se prend de passion pour le site du Pic du Midi de Bigorre et son observatoire – on l’imagine plus souvent là-haut dans les neiges qu’à faire des salamalecs aux collègues à Toulouse ou à Paris.


Ensuite le coronographe – un  nom compliqué mais un concept assez simple, et surtout rendu effectif par Lyot. Mettre un disque noir dans un télescope pour ne voir que la couronne et non l’astre était une idée que bien d’autres avaient eue, mais Lyot réussit à annihiler les effets perturbateurs, la diffraction dans le télescope et les différents types de diffusion ; rappelons ces derniers ici, ce sont parmi les points que je retiens de ce texte :

1) La diffusion de la lumière solaire par les molécules d’azote et d’oxygène de l’atmosphère terrestre – c’est elle qui explique la couleur bleue du ciel (précédent billet)

­2) La diffusion de la lumière solaire par des corps de plus grosse taille comme les molécules d’eau des nuages – à l’inverse de la précédente elle est indépendante de la longueur d’onde – c’est elle qui explique la couleur blanche des nuages

­3) La diffusion instrumentale, par les lentilles du télescope lui-même ! (Lyot dans son texte donne une belle image des tâches de lumière parasite sur une lentille, allez voir). Et là j’admire le montage inventé par Lyot – n’ayez pas peur du schéma c’est assez simple.


Regardez surtout les angles. Au lieu d’un simple carton noir vertical en B, Lyot met un miroir argenté légèrement incliné en J, évacuant la lumière parasite à travers une ouverture K (avec un angle choisi, aussi), sans oublier l’ouverture K’ à droite pour évacuer la lumière réfléchie en K. De la belle ouvrage, non ?

Au fait, n'oubliez pas le précédent billet Flammes du Soleil, et le remarquable documentaire de 1953 sur Lyot et ses flammes.

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20 août 2009 4 20 /08 /août /2009 18:36
Je crée une nouvelle catégorie, BibNum, qui suivra plus ou moins régulièrement les parutions sur le site BibNum dont je m'occupe : à chaque fois j'essaierai de donner certains éléments qui ont retenu mon attention dans un texte historique, ou dans son commentaire.

Nous avons récemment publié un texte de 1710 de Leibniz sur sa machine à calculer, dans le prolongement du texte de Pascal (1645) sur sa machine à calculer la "pascaline".  A noter que Leibniz avait déjà présenté son modèle dans son jeune âge, en 1673 à vingt-sept ans (Pascal à vingt-deux ans la présentait au chancelier Séguier).

La machine de Leibniz présentait une innovation, à savoir une partie mobile distincte d'une partie fixe : la partie mobile était décalée cran par cran quand on effectuait une multiplication, exactement comme lorsqu'on pose une multiplication sur papier (mais le fait-on encore ??). Ce qui donne (photo Yves Serra, machine TIM décalée d'un cran pour poser le deuxième chiffre de l'opérande) :
Dans son texte, Leibniz estimait qu'avec sa machine "les calculs pouvaient être menés à bien par un petit enfant"...

Autre chose qui a, entre autres, retenu mon attention dans ce dossier : signalée par Yves Serra, une belle vidéo expliquant comment on posait les multiplications à l'époque, alla gelosia (par fenêtres, du nom italien gelosia, jalousie au sens de fenêtre) : voir cette vidéo de Thierry Baruch (Real Player, fichier .mov).

A vous de voir sur ce dossier BibNum consacré à la machine de Leibniz ce qui vous intéressera.

Voir aussi le
dossier que nous avions consacré à la chaînette de Leibniz (1691).
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12 octobre 2008 7 12 /10 /octobre /2008 18:12
Le site BibNum " Textes fondateurs de la science", sur lequel j'ai pas mal travaillé, a été ouvert cette semaine à http://bibnum.education.fr, avec pour l'instant une douzaine de textes commentés.
Il s'agit de textes importants de la science (pour l'instant surtout physique et mathématiques, mais à étendre à la biologie, aux sciences humaines, à la philosophie,...) commentés et analysés par des scientifiques d'aujourd'hui, afin d'expliquer la démarche de l'auteur, la mise en contexte de sa "découverte" et son actualité dans la science de nos jours ou ses applications.
L'histoire des sciences et des techniques est utile pour l'enseignement de la physique et des mathématiques; elle est utile pour la compréhension de la science mais aussi de la démarche scientifique : peut-être certains professeurs de lycées et collèges trouveront à cet effet de l'inspiration à la lecture de ces "textes fondateurs" et de leur mise en perspective.

Vous pouvez aussi proposer des textes à commenter, ou proposer de les commenter vous-même (formulaire de contact).

[voir aussi "Qui sommes-nous?", "FAQ", "Recommandations aux auteurs (PDF)"]
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Mon dernier ouvrage est sorti le 14 octobre 2010 : Récréations mathéphysiques (éditions Le Pommier) (détails sur ce blog)

Einstein, un siècle contre lui

J'ai aussi un thème de recherche, l'alterscience, faisant l'objet d'un cours que j'ai professé à l'EHESS en 2008-2009 et 2009-2010. Il était en partie fondé sur mon second livre, "Einstein, un siècle contre lui", Odile Jacob, octobre 2007, livre d'histoire des sciences (voir billet sur ce blog, et notamment ses savoureux commentaires).

Einstein, un siècle contre lui