Sirtin

Je ne peux m’empêcher de partager un fait divers (lu dans Sciences et Avenir, mars 2010) sur des cygnes, oiseaux connus pour la fidélité de leur couple tout au long de leur vie. Or, les ornithologues des marais de Slimbridge ont constaté un cas rarissime de divorce entre deux cygnes de Bewick ! Après deux ans de vie commune, le mâle est revenu de sa migration dans les régions arctiques avec une nouvelle femelle tandis que son partenaire est rentré avec un nouveau mâle et depuis ils vivent à Slimbridge en s’ignorant superbement… En quarante ans d’observation, c’est le deuxième cas de séparation constaté à Slimbridge.

Ca m’a amusé et je me demande ce qui a bien pu se passer dans les régions arctiques ? Qui du salopard ou de la salope a brisé le couple à moins que le couple battait déjà de l’aile ?

Sources
- BBC News
- Sciences et Avenir

Mon beauf préféré (oui, je suis polygame) m’a envoyé cet article : Walter Frederick Morrison, inventeur du Frisbee, est mort. Le voilà qui me demande « comment ça vole un frisbee ? », croyant me poser une colle. Ah, ah, super facile et je te réponds les doigts dans l’nez. Le frisbee vole grâce à l’effet combiné de la portance et de l’effet gyroscopique qui contrebalancent la gravitation tout en assurant une stabilité tout le long de la trajectoire.

Bon, je vois qu’il y en a qui tournent de l’œil au fond de la salle et moi-même n’étant pas très sûr des termes que j’utilise, c’est reparti mon kiki pour un tour dans le Net. Verdict: ma réponse est bonne mais décortiquons la un peu en prenant l’avion comme exemple. Un avion, tout le monde sait, ça vole mais comment ? Un p’tit schéma pour commencer.

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Pendant le trajet, l’avion est soumis à quatre forces :

• La traction (poussée) est la force qui fait avancer l’avion. Elle est créée par un moteur ou tout autre moyen de propulsion.
• La traînée correspond à la résistance de l’air qui tend à faire ralentir le mouvement de l’avion.

=>La traction (vers l’avant) et la trainée (vers l’arrière) sont des forces qui s’opposent sur le plan horizontal de l’avion.

• Le poids est la force de gravitation exercée par la Terre sur tous les objets (lire mon article à ce propos: Le confus balancement entre poids et masse).
• La portance correspond à la force ascendante créée par le mouvement de l’air au-dessus des ailes

=> La portance (vers le haut) et le poids (vers le bas) sont des forces qui s’opposent sur le plan vertical de l’avion.

Intéressons nous de plus près à la portance. En regardant bien une aile d’avion, nous pouvons remarquer qu’elle est bombée sur le dessus. Le mouvement d’air se divise en deux et passe sur et sous l’aile pour arriver en même temps à l’autre extrémité. Or, la face supérieure de l’aile est plus longue que la face inférieure du fait de la forme bombée, ce qui veut dire que l’air qui circule au-dessus doit aller plus vite pour arriver en même temps que l’air qui circule au-dessous. L’augmentation de vitesse entraîne alors la création d’une dépression qui fait aspirer l’aile vers le haut: c’est la portance. Ainsi, l’avion vole grâce à une inspiration et non une poussée vers le haut. C’est exactement ce qui se passe pour l’aileron démesuré des formules 1 mais à l’envers: les voitures de courses sont plaquées au sol !

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Quel rapport entre l’aile d’un avion et le frisbee ? Ils volent grâce à la portance. Regardez la forme du frisbee : ce n’est pas un simple disque, il est légèrement bombé au-dessus. J’imagine qu’il a fallu aussi trouver la bonne forme pour diminuer la trainée tout en assurant une portance optimale.

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Seulement, en lançant « bêtement » le frisbee, il aura vite fait de tomber comme une pierre. C’est là qu’un autre facteur intervient : l’effet gyroscopique (ou inertie gyroscopique). C’est la seule différence qui joue entre l’aile d’avion et le frisbee. En gros, c’est le fait qu’un objet garde sa trajectoire et sa vitesse grâce à sa rotation. Il résiste aux changements de directions et aux accélérations ou aux freinages. Petite démonstration en vidéo.

La roue de vélo en rotation élevée arrive a garder une position verticale stable. L’effet gyroscopique explique ainsi la stabilité du frisbee (et aussi celle obtenue en vélo ou en moto) pendant sa trajectoire. Il est donc important d’imprimer une rotation au frisbee lors du lancer par un délicat mouvement du poignée. Et encore, ne pas lancer trop tôt (destination l’herbe) ou trop tard (oh la belle courbe !) mais pile au bon moment pour tracer bien droit vers son partenaire.

C’est fini ? Que nenni ! Il reste un dernier détail : les stries à la surface du frisbee alors que la face inférieure concave est lisse. Elles ne sont pas là pour faire joli mais pour optimiser le portance et donc la stabilité du frisbee lors de son déplacement dans l’air. En effet, les stries introduisent à la surface une turbulence microscopique dans la couche d’air qui passe juste au dessus. Conséquence : le disque semble attaché au courant d’air et l’utilise comme support pour progresser le plus loin possible. Et oui, le frisbee est un véritable condensé de technologie et en jouant avec, vous conciliez la physique au physique.

Donc je répète : le frisbee vole grâce à l’effet combiné de la portance et de l’effet gyroscopique qui contrebalancent la gravitation tout en assurant une stabilité tout le long de la trajectoire. Ca fait classe de pouvoir dire ça non ?

[EDIT]
Après vérification, si le frisbee vole bien grâce à l’effet combiné de la portance et de la rotation, mes explications sur l’origine de la portance sont fausses. La portance est davantage dû à l’angle d’attaque par rapport au vent relatif (vent créé par le déplacement du frisbee) que moins à sa forme bombée. Pour les détails, voir dans les commentaires.

En savoir plus…
- Tout sur l’aérodynamisme
- Notes sur l’effet gyroscopique, et d’autres faux paradoxes

Aujourd’hui, je n’ai pas beaucoup de temps alors je vais pas me défouler. Plutôt que blablater sur la science, je vous balance dans la tronche des réalisations superbes et surprenantes à partir des ferrofluides. Quézaco ? Ok, ok, un peu de blabla scientifique rien que pour donner un aperçu :

Les ferrofluides sont des suspensions colloïdales de nanoparticules ferromagnétiques, ferrimagnétiques ou superparamagnétiques d’une taille de l’ordre de 10 nanomètres dans un liquide, en général un solvant ou de l’eau. Ces liquides réagissent à un champ magnétique extérieur et se hérissent de pointes dont la topologie varie selon les paramètres du champ. L’aspect rigide des pointes est en fait une illusion puisqu’elles se déforment si on les touche : la force exercée par le doigt l’emporte sur la cohésion du fluide. (*)

Place aux vidéos ! Ahurissant non ? J’en ai la larme à l’œil quand je vois comment la science et l’art s’allient pour nous toucher au cerveau et au coeur.

(*) Z’avez compris ? Non ? Alors, soit vous vous démerdez, soit j’y reviendrais plus tard, un jour p’têt.

En savoir plus…
- Qu’est ce qu’un ferrofluide ?
- L’art magnétique de Sachiko Kodama

Fatigué ce soir, en panne d’idées, je débarque dans le salon et je demande à ma douce : « sans réfléchir, qu’est ce que tu voudrais de scientifique en image ou en vidéo ? ». Et la voilà qui me regarde avec des yeux ronds, une bouche béante et le cerveau en panne. « Euuuuh, une goutte d’eau qui tombe ? ». Aussitôt dit, aussitôt fait et voici une vidéo montrant une goutte d’eau qui tombe au ralenti.

C’est beau, ça sert à rien, ça me suffit pour ce soir. Quoi, c’est pas assez ? Alors, faîtes un petit tour vers les liens suivants : De la goutte d’eau à la pluie et La physique d’une goutte d’eau (fichier pdf).

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C’est quoi ce machin ?! Ce truc pas beau et bizarre à voir n’est rien que moins le Mandelbulb, premier objet fractal en 3D, Une sacré prouesse pour la première fois réalisée par Daniel White, un pianiste passionné de fractales. J’en suis resté sur le cul, les yeux me sont sortis de la tête et les bras m’en sont tombés quand j’ai regardé cette vidéo disponible sur Youtube.

Pour mieux apprécier la vidéo, il faut savoir qu’une fractale est « une forme géométrique infiniment fragmentée de telle sorte que chaque échantillon, à n’importe quelle échelle, possède une apparence semblable à l’ensemble ». Autrement dit, le même motif se répète à l’infini et c’est vertigineux de s’y plonger. Les fractales, terme inventé par Benoît Mandelbrot en 1975, sont connus depuis une vingtaine d’année et fascinent bon nombre de gens par ses particularités mathématiques mais aussi esthétiques comme en témoigne cette superbe image.

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Déjà impressionnant en 2D, imaginez alors ce que ça donne en 3D… C’est chose faite grâce à Daniel White qui a donné le nom de Mandelbulb en hommage de Mandelbrot. De vertigineux, nous plongeons alors dans la folie de l’infiniment répétition du même motif dans les trois dimensions ! Je n’avais jamais vu un tel résultat et je n’ai pu m’empêcher de partager ma stupéfaction. Et ça sert à quoi ? Heu, à part impressionner la galerie, je ne sais pas trop… Je vous invite donc à parcourir les liens ci-dessous pour tout savoir sur les fractales.

En savoir plus…

* Sur le mandelbulb

- The unravelling of the real 3D Mandelbulb
- Mandelbulb : un volume de Mandelbrot en 3D

* Sur les fractales

- Art et fractacles
- Dossier : les fractales
- Quelques belles images inédites

A ma gauche les viandes « blanches » (poulet, veau…) et à ma droite les viandes « rouges » (bœuf, canard…). D’où vient cette différence de couleur ? Terrible question dont m’a posée une amie et je crois bien avoir répondu un peu n’importe comment. Après une petite recherche sur le net, la distinction s’explique par une différence de concentration en myoglobine dans les muscles. Quézaco ?

Les muscles ont besoin de dioxygène (O2) pour fonctionner. Le dioxygène est transporté des poumons aux tissus par l’hémoglobine, une protéine contenue dans les globules rouges (ou hématies) et responsable de leur couleur rouge. La myoglobine est une molécule très similaire à l’hémoglobine sauf qu’elle est localisée dans les cellules musculaires et qu’elle présente une affinité encore plus grande pour le dioxygène. Ainsi, l’hémoglobine du sang libère le dioxygène dans les muscles et la myoglobine en récupère une partie pour constituer une réserve locale. Quand les muscles se contractent, les vaisseaux sanguins se contractent aussi, diminuant du coup l’apport du dioxygène au muscle qui en a justement besoin ! C’est là qu’intervient la myoglobine en libérant sa réserve pour compenser l’insuffisance de l’apport sanguin.

Tout ça pour dire que la myoglobine est responsable de la couleur du muscle. Or, la viande est un ensemble de tissu musculaire associé à du gras, des nerfs et du sang. Plus la myoglobine est présente en grande quantité, plus la viande est rouge et inversement. Pour cette raison, la viande du canard est rouge car le volatile sollicite davantage ses muscles en vol que le poulet qui présente une viande blanche. Mais comment expliquer que la viande du veau est blanche contrairement au bœuf ? En fait, l’alimentation joue également un rôle dans la quantité de myoglobine. Le veau (et les animaux jeunes en général) est soumis à un régime alimentaire appauvri en fer, molécule essentiel dans la structure de la myoglobine. Troisième paramètre à prendre en compte : l’augmentation de la teneur en myoglobine des muscles de l’animal en fonction de son âge. La viande des jeunes animaux est ainsi plus claire que celle des animaux plus âgés.

Pour en savoir plus, allez faire un tour le dossier « La couleur de la viande » du site boucherie-france.

N’importe qui sait que que les érythrocytes (du grec erythro : rouge et kutos : cellule), plus connues sous le terme d’hématies ou de globules rouges, sont des espèces de pneus dégonflés servant à transporter, via l’hémoglobine, des gaz respiratoires dont le dioxygène (O2) des poumons vers les tissus et le dioxyde de carbone (CO2) des tissus vers les poumons.

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Moins nombreux sont ceux qui savent que les globules rouges adoptent une forme en pantoufle dans les capillaires. Pourquoi ? Ce n’est que depuis novembre 2009 que le mystère a été élucidé par le laboratoire de Spectrométrie physique (SPECTRO CNRS/UJF), en collaboration avec un laboratoire marocain et une université américaine (Des globules rouges en forme de pantoufle : une clé de compréhension des maladies du sang ?).

Mais n’allons pas trop vite, déjà qu’est ce qu’un globule rouge ? C’est une cellule très simplifiée et remplie à saturation d’une solution d’hémoglobine, protéine pouvant se fixer au dioxygène et au dioxyde de carbone. Elle apparaît au microscope sous forme de disque biconcave, une forme qui lui confère une élasticité importante, un maximum de surface et donc un maximum d’échanges de gaz avec les cellules. Elles sont également dépourvues de noyau afin de pouvoir se déformer au mieux. En effet, le diamètre des globules rouges est de 7 à 8 micromètres (μm) alors que celui des capillaires ne dépasse pas 2 à 3 μm. Or, les capillaires sont des vaisseaux sanguins très fins où se passent les échanges de nutriments et de gaz avec les tissus au niveau cellulaire.

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A : Forme en parachute dite symétrique.
B : Forme en pantoufle dite asymétrique.

C’est au niveau des capillaires que les hématies adoptent une forme en pantoufle tandis qu’au repos, elles ont une forme en parachute. Pourquoi ? Primo, la forme en pantoufle est beaucoup plus stable que la forme en parachute pendant l’écoulement du sang. Deuxio, une multitude de perturbations apparaissent lors de l’écoulement du sang, surtout quand les vaisseaux sont très étroits et encombrés par d’autres cellules (globules blancs, plaquettes, débris…). Ces perturbations façonnent alors les hématies en forme de pantoufle, ce qui rejoint le fait que cette forme soit plus table que celle en parachute.

Alors quoi, pantouflards les globules rouges ? Que nenni ! Sans eux, nous serions déjà morts…