Comment définir le kilogramme ?

Article intéressant sur des notions que l’on utilise tous les jours, et qui font intervenir de la physique de pointe. Après le kilogramme ce sont les autres unités qui vont être redéfinies.

Comment redéfinir le kilogramme ?

De toutes les unités de mesure du Système international, l’unité de masse est la seule à être encore définie par un objet unique. Un cylindre de platine iridié sert toujours de référence à la communauté scientifique.

Ce cylindre – en photo ci-dessus – est conservé sous cloche au Bureau international des poids et mesure (BIPM, à Sèvres près de Paris). Pour éviter toute détérioration, la manipulation de ce prototype est régie par un protocole strict, comme le résume cette note du BIPM.

Malgré ces précautions, il maigrit, inexorablement. Depuis qu’il a été usiné en 1889, il a perdu quelques dizaines de microgrammes. Ce n’est pas grand chose, mais cela pourrait devenir gênant, estime Michael Stock, directeur du département électricité du BIPM :

“Ces faibles variations de masse n’ont pas, jusqu’à présent, posé problème. Mais à terme, il existe un risque. Les mesures sont de plus en plus précises, ce qui implique une meilleure définition de l’unité de la masse. Autre écueil : le prototype est en France. Quiconque a besoin, pour ses recherches, de connaître la définition précise d’un kilogramme doit venir jusqu’au BIPM.”

Sept unités de base. Toutes les unités de mesure sont définies, dans le Système international, à partir d’une “combinaison” de sept unités de base : le kilogramme, le mètre, la seconde, le kelvin (température), la mole (quantité de matière), l’ampère (intensité), le candela (lumière). Ce travail de définition et d’harmonisation du Système International d’unité a été entamé il y a deux siècles.

Prenons l’exemple du mètre. Sa définition a souvent changé au fil des siècles. Un mètre était jadis une portion du méridien terrestre. Puis, l’unité de longueur a été définie comme la distance entre deux points d’une barre d’un alliage de platine et d’iridium. Depuis 1983, le BIPM a choisi de le définir par rapport à une constante de la nature : la vitesse de la lumière.

La fable de la constante de Planck et du kilogramme. La question de la redéfinition du kilogramme a été soulevée, fin janvier, lors d’une conférence à la Royal Society de Londres. Mais la décision attendra sans doute 2015.

D’ici là, les scientifiques devront peaufiner un dispositif expérimental complexe pour mesurer le lien qui unit la masse avec une constante de la nature : la constante de Planck, du nom de l’un des pères de la physique quantique.

Relier cette constante à la masse exige une expérience complexe. Elle nécessite un dispositif appelé balance du Watt qui permet de convertir une puissance électrique en puissance mécanique. Entre trois et cinq balances sont ou seront à la disposition des équipes chargées de redéfinir le kilogramme.

[Lier la constante de Planck à une masse est chose complexe. Pour les courageux, voir les précisions à la fin de cet article.]

Au final, comme l’explique Michael Stock, la précision de cette nouvelle définition du kilogramme dépendra de la précision des mesures effectuées lors de l’expérience (tension, intensité, vitesse, etc. ) – la constante de Planck étant, elle, “fixée par la nature”. D’où l’intérêt d’avoir entre trois et cinq dispositifs expérimentaux pour comparer les résultats.

Pour le moment la communauté scientifique affûte ses instruments. Les conclusions de ce travail seront vraisemblablement soumises lors de la réunion des instances du Système International aux alentours de 2015.

Si une nouvelle définition du kilogramme est adoptée, il s’agirait d’un premier pas vers une refonte globale du Système international pour l’adapter à la science du XXIe siècle. Prochaines étapes, donc : la redéfinition de l’ampère, du kelvin et de la mole. Mais, d’après Michael Stock, “c’est une autre histoire…”

Photo : BIPM


L’article

Déjà publié le 10 March 2011

Comment rendre les stations de métro plus sûres ?

INRIA : le projet ADVISOR

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Advisor : aide à la vidéosurveillance Comment rendre les stations de métro plus sûres ? Comment gérer l’utilisation de centaines de caméras de surveillance par un ou deux opérateurs de sécurité seulement ? Est-il possible de distinguer automatiquement des comportements humains suspects ou dangereux ? Cette vidéo vous présente les objectifs du projet ADVISOR de l’INRIA.

Déjà publié le 18 December 2007

Witricity, witricité…

Après la communication, voici que s’en vient l’électricité sans fil !

Witricity_alexsens_osram

Qui de nous n’a pas fulminé après ces fils de appareils mobiles !

Qui ne s’est pas pris les pieds dans les fils d’une lampe !

Qui un jour a espéré enfin pouvoir éclairer un bout de jardin sans prise électrique !

Après le WiFi pour les appareils communicants, le Wireless Power Transfert (Witricity), Witricité est-il « the solution » ?

Continuer la lecture de « Witricity, witricité… »

Déjà publié le 11 December 2008

Spinoza avait raison

Au demeurant, Damasio tient à montrer qu’il n’est pas réductionniste. Pour lui, la biologie des relations entre le corps et l’esprit, la neurophysiologie des émotions et des sentiments (des passions), ouvre des perspectives morales considérables. C’est ce qu’il tient à démontrer dans le dernier chapitre du livre, chapitre qui résume sa philosophie. Est-ce que connaître nos émotions et nos sentiments peut nous conduire à mieux vivre, atteindre un état de « contentement », d’accomplissement, qui était selon lui celui de Spinoza. C’est parce que Spinoza avait atteint cet état, nous dit Damasio, que malgré sa santé fragile, il a pu réaliser une œuvre aussi sereine, aussi prémonitoire des grandes discussions philosophiques et morales qui allaient se généraliser au siècle des Lumières. A la question qu’il se pose à lui-même, l’auteur répond positivement. Découvrir, grâce aux recherches qu’il nous propose, quels sont les ressorts profonds de nos sentiments et de nos pensées nous aidera à rechercher cet état d’accomplissement sans lequel la vie n’est guère supportable. Une grande variété de remèdes aux disfonctionnement dont nous souffrons pourra être envisagée, ceci dès les prochaines décennies. Mais ce sera aussi au plan collectif, celui de la politique et la morale sociales, que ces recherches seront utiles. Les mécanismes régulateurs de l’activité sociale ont été en général développés par l’évolution depuis des millions d’années. D’autres sont récents, datant de quelques millénaires, et se cherchent encore dans le désordre. Mais les problèmes qu’affrontent aujourd’hui l’humanité se compliquent considérablement. Une évaluation systématique des mécanismes régulateurs s’impose de façon de plus en plus pressante. Les remèdes aux disfonctionnements collectifs, par exemple l’addiction aux drogues et la violence, seront plus complexes que ceux applicables aux individus. Mais connaître l’esprit humain de façon plus scientifique aidera à trouver ces solutions. Il ne servira à rien de vouloir imposer aux gens des conduites ou des sacrifices qu’ils se seront pas en état de comprendre. On peut par contre espérer que, mieux informés par la science, ceux qui s’attacheront à traiter les grands problèmes sociaux, et les individus impliqués eux-mêmes, trouveront des voies d’espoir vers un meilleur état d’équilibre et de « contentement ». Continuer la lecture de « Spinoza avait raison »

Déjà publié le 12 December 2007

CENTRALES THERMIQUES SOLAIRES

Le Principe


La surface de captage solaire est formée d’une couverture transparente tenue à une certaine hauteur du sol, créant une serre ouverte à la périphérie mais attachée à une cheminée au centre. L’air dans la serre est chauffé par le soleil, devient plus léger et monte vers la cheminée. Le tirage thermique ou « effet de cheminée » induit une dépression et aspire l’air de l’extérieur à travers la surface de captage.

La vitesse du mouvement de l’air est déterminé par la différence de température entre la partie basse et la partie haute de la cheminée et de son hauteur. L’effet de cheminée peut fonctionner 24 heures sur 24, à cause de la chaleur dans la serre due au rayonnement solaire pendant la journée et due au rayonnement de la chaleur emmagasiner dans le sol, pendant la nuit.

L’électricité est produite quand l’air montant passe à travers des turbines des générateurs à l’entrée de la cheminée. 

La cheminée solaire de Manzanares

Un prototype expérimental d’une centrale à effet de cheminée a été conçue par le bureau d’études Schlaich Bergermann und Partner de Stuttgart. Le distributeur d’électricité espagnol Union Electrica Fenosa a proposé le site de Manzanares à 150 km au sud de Madrid et le ministère de recherche allemand (BMFT) a financé le projet. Le prototype a été terminé en 1982 et a fonctionné correctement pendant sept ans.


La centrale expérimentale de Manzanares

Dimensions :
– Puissance maximum = 50 kW
– Hauteur de la cheminée en acier = 195 m
– Diamètre de la cheminée = 5 m
– Surface de la serre = 6.000 m2 de couverture en verre et 40.000 m2 de couverture transparente en plastique.

 
Vues de la turbine dans la tour et sous la serre

http://www.outilssolaires.com/pv/prin-centraleD.htm

Un animation qui explique tout ça mieux qu’un long discours:

http://www.enviromission.com.au/project/technology.htm

Déjà publié le 10 December 2007

Le temps et sa flèche?

Conférence du 6 juillet 2000 par Etienne Klein. Chacun comprend de quoi nous voulons parler lorsque nous prononçons le mot temps, mais personne ne sait vraiment quelle réalité se cache derrière lui. Si le mot est clair, la chose ne l’est pas, qui se perd dans les brumes dès qu’on tente de la saisir. Pourtant les sciences, en particulier la physique, interrogent sans relâche la nature et les propriétés du temps. Quel statut faut-il lui donner ? S’écoule-t-il de façon régulière ? Est-il réversible ? Comment est-il relié à l’espace ? Peut-on concilier temps physique et temps psychologique ? Nous verrons comment chacune des révolutions qui ont agité la physique a remis en cause notre représentation du temps et des liens qu’entretient ce dernier avec l’espace et la matière.

Déjà publié le 27 June 2008