Indholdsfortegnelse for HS No. 131 i Science & Vie Junior

Notre Terre file dans l’espace à plus de 100 000 km/h. Le Soleil n’est pas en reste, lui qui se déplace, avec tous les autres astres de la Galaxie, à 600 km par seconde dans l’Univers ! Des vitesses vertigineuses, sans commune mesure bien sûr avec tout ce qui court, vole ou nage ici-bas. N’empêche, au fil de l’évolution, la vie terrestre s’est elle aussi essayée à la grande vitesse. Avec des résultats spectaculaires : une blatte de quelques centimètres de long détale à plus de 5 km/h, soit 50 fois la longueur de son corps en une seconde ! Pourquoi cette frénésie ? Demandez à la gazelle et au guépard : pour sauver sa peau, pardi ! Ou, à l’inverse, pour s’offrir un bon repas. Comment ces animaux sont-ils…

Le système de positionnement par satellite (GPS) permet de localiser de façon très précise un récepteur n’importe où à la surface de la Terre. Il fonctionne grâce à un réseau de 31 satellites placés en orbite de façon à couvrir l’ensemble de la planète. Chaque satellite émet une onde radio à intervalles réguliers. Lorsque cette onde rencontre un émetteur-récepteur, comme celui placé sur le collier d’un guépard (photo ci-contre) , l’appareil renvoie un signal en direction du satellite. Comme on connaît à la fois la vitesse de l’onde (celle de la lumière) et le délai entre le moment de l’émission et celui de la réception, on obtient, par un calcul très simple, la distance entre le satellite et le félin. Mais cela ne renseigne pas sur la…

Le cinéma est certainement l’art qui montre le mieux la vitesse. Pourtant, certains cinéastes éprouvent le besoin d’ajouter aux images réelles quelques codes graphiques, notamment les lignes de vitesse, propres à la BD. Dans Speed Racer , l’histoire d’un jeune champion de course automobile, les Wachowski (qui ont réalisé Matrix ) ne s’en privent pas (photo ci-contre) . Il faut dire que le film est l’adaptation d’un manga, créé en 1966. Mais on pourrait aussi bien citer La Guerre des Étoiles et le fameux saut dans l’hyperespace du Faucon Millenium de Han Solo.…

Plusieurs phénomènes participent à la résistance de l’air face à un corps en mouvement. D’abord, les frottements dus au ralentissement des couches d’air au voisinage de la surface exposée. Une partie de leur énergie est alors convertie en chaleur, comme quand vous frottez une règle avec un bout de tissu. À plus grande vitesse apparaissent aussi des phénomènes qui participent à la « traînée de forme », laquelle est directement liée à la forme d’un objet et varie selon la surface – la « silhouette » – qu’elle offre au flux d’air. En gros, une sphère (coefficient de traînée : Cx = 0,5) offre deux fois moins de résistance qu’une surface plane (Cx = 1), et une surface profilée (comme l’aile d’un avion) dix fois moins qu’une sphère (Cx =…

Pourquoi vouloir grimper sur l’Everest ? « Parce qu’il est là », répondait l’alpiniste anglais George Mallory en 1923. Et quand on demande à son compatriote Richard Noble pourquoi il tient tant à dépasser les 1 000 miles à l’heure, la réponse sonne là encore comme une évidence : « Pour la Grande-Bretagne et… la beauté du geste ! » Enfin, surtout parce que ce spécialiste mondial des vitesses extrêmes sur roues voulait se fixer une nouvelle borne. Celle des 1 000 km/h, il l’a passée dès 1983, à bord du Thrust 2. La vitesse du son (environ 1 224 km/h au niveau de la mer), Noble l’a franchie en 1997, mais comme concepteur : il a cédé le volant de son Thrust SSC à Andy Green, pilote de la…

Le moteur-fusée, dit « hybride », qui doit équiper le Bloodhound fait appel à des produits ininflammables dans les conditions normales. Dans le réservoir 1 est stocké le peroxyde d’hydrogène (H O ), version concentrée 2 2 du désinfectant courant appelé « eau oxygénée ». Ce produit est projeté par une pompe 2 à travers une grille recouverte d’argent 3 . Car ce métal a la propriété de réagir avec le peroxyde pour le décomposer, à haute température, en vapeur d’eau et en dioxygène. Ces deux éléments sont en effet requis pour enflammer le carburant, stocké sous forme de barreaux 4 dans la chambre de combustion 5 : du polybutadiène hydroxytéléchélique, ou PBHT. Ce banal plastique, utilisé dans les pneus, est inoffensif à froid mais fournit, une fois mis à…

À peine né, le compte à rebours commence pour le campagnol. Il n’a que quelques mois à vivre. Première étape : grandir, et vite ! Au bout de quarante jours de croissance éclair, le rongeur multiplie son poids par 15, passant de 2 à 30 grammes. À deux mois, l’affaire est pliée ; le voilà devenu un adulte fringant, prêt à croquer la vie à pleines dents. Mais pas question de chômer. Il n’a qu’une centaine de jours devan et il lui faut absolument trouver une partenaire. Si tout va bien, il parviendra à s’accoupler et sa dulcinée donnera naissance à une portée de 3 à 6 petits… avant qu’il ne se fasse manger par une belette, un renard ou un serpent. Naître, grandir, se reproduire et mourir en trois…

C’était il y a six ans, à Londres, en 2012. Cet été-là, la Grande-Bretagne organise les Jeux olympiques et se classe en troisième position (en nombre de médailles d’or) derrière, excusez du peu, les États-Unis et la Chine. Certes, il y avait le public britannique, nombreux, pour supporter ses athlètes. Enfin, de là à décrocher 29 médailles d’or contre 11 pour la France… il y a un gouffre. Pourquoi une telle différence ? Parce que nos voisins d’outre-Manche ont, depuis une dizaine d’années, investi dans le sport olympique énormément de moyens, tant financiers qu’humains. « Jusque-là, les Anglais étaient moins bons que nous et voilà qu’ils passent devant, constate Geoffroy Berthelot, chercheur à l’Insep (Institut national du sport, de l’expertise et de la performance). Or, on sait qu’ils ont embauché,…

Arnaud (ci-dessus) n’est pas un sprinteur, mais un athlète de beach-volley qui a accepté de participer aux démonstrations du labo. Ce qui le prouve, c’est la phase 3 de la décomposition de sa course (3e image en partant du fond) : on voit son genou gauche « rentrer en dedans », ce que ne ferait pas un coureur aguerri. Mais c’est pour repérer ce genre de défaut que des capteurs (appareils jaunes posés sur trépied) sont déployés autour de l’athlète. Arnaud voit ainsi qu’il doit redresser le buste, ne pas envoyer ses talons loin derrière mais griffer le sol à chaque foulée pour se propulser, etc. Améliorer sa technique l’aidera à se placer dans les starting-blocks pour favoriser la poussée horizontale, ou à se relever progressivement pour que son déséquilibre au…

Connaissant les progrès de la photographie, un riche amateur de chevaux propose au photographe britannique Eadweard Muybridge de vérifier les affirmations d’Étienne-Jules Marey sur le galop du cheval. Le 18 juin 1878, Muybridge convoque la presse pour une drôle d’expérience. Le long d’une piste sont posés 24 appareils photo reliés à un fil qui traverse l’allée. Surgit alors un cheval lancé à pleine vitesse par son cavalier. À chaque fois que la monture touche un fil, un appareil se déclenche : 24 clichés sont donc pris, qui décomposent le mouvement de l’animal, image par image (ici, de 1 à 16 ). Visionnés à la suite, ils donnent l’impression, près de quinze ans avant l’invention du cinéma, qu’un petit film a été tourné. Grâce à cette décomposition du galop, la preuve…

En 1849, Fizeau réalise son expérience entre deux buttes près de la capitale (à Suresnes et Montmartre, qui ne faisait pas encore partie de Paris), distantes de 17 km. Un rayon lumineux est émis depuis Suresnes grâce à un dispositif optique composé d’une lampe puissante et d’une lunette 1. Il s’échappe en passant entre les dents d’une roue tournant à vive allure. Le rayon rebondit sur un miroir à Montmartre et revient à Suresnes, jusqu’à l’œilleton de la lunette 2. Fizeau règle la vitesse de rotation pour que le rayon qui passe au départ entre deux dents 3 se trouve bloqué par une dent à son retour 4. À une vitesse de 12 tours par seconde, il voit le rayon lumineux disparaître dans l’œilleton de la lunette 5. À ce…

Peindre son visage façon squelette et jouer de la musique sur la tombe de ses proches, éprouver sa foi en défilant suspendu par la peau du dos, sauter d’une tour attaché à une liane pour montrer qu’on devient adulte, cracher mais ne surtout pas se moucher en public, se délecter d’œufs pourris... Vous pensez que sur la planète, tout le monde vit comme nous ? Vous serez surpris de voir à quel point ce n’est pas le cas ! L’humanité est riche de peuples ayant une histoire différente de la nôtre, avec d’autres façons de voir la vie, la mort ou la politesse. Notre prochain Hors-Série vous invite à parcourir le globe pour découvrir ces surprenantes coutumes. Il vous poussera aussi à interroger nos propres traditions, loin d’être en reste…

MISCHO ERBAN Pieds sur la planche Casqué et sanglé dans une combinaison de cuir épais, le Canadien Mischo Erban, double champion du monde de skate de descente, négocie une courbe au ras du bitume à plus de 90 km/h (son record est de 129 km/h). La piste qu’il descend est celle du Kozakov Challenge, une des étapes du championnat du monde de cette discipline labellisée « sensations fortes garanties ». Situé en République tchèque, le pays d’origine d’Erban, ce parcours de montagne alterne virages en épingle à cheveux, courbes à 90° et lignes droites à grande vitesse. Un programme 100 % frissons qui attire les skateurs les plus rapides du monde. Parée au décollage ! LEAH PRITCHETT Reine de la piste L’Américaine Leah Pritchett est installée dans le baquet de…

Sous la croûte terrestre, un « point chaud » correspond à une remontée de magma qui jaillit en surface sous forme de volcan 1. Ce point chaud est fixe, mais la plaque au-dessus avance (flèches jaunes) , laissant apparaître un chapelet de volcans refroidis, devenus des îles 2. En déterminant l’âge des roches de chaque île, et la distance qui les séparent 3, on en déduit la vitesse de déplacement de la plaque, qui varie selon les périodes.…

Vous avez tous vécu ce phénomène en croisant une ambulance : le son de sa sirène est plus aigu quand elle s’approche, puis plus grave lorsqu’elle s’éloigne. C’est à cause de l’effet Doppler-Fizeau, qui veut que les ondes sonores se compriment ou s’étirent selon la vitesse et la direction de leur source. Pour comprendre, sachez qu’une onde sonore (ici, le « pinpon » de la sirène) peut être représentée comme une succession de « vagues » espacées régulièrement (schéma à gauche) . Si la source de l’onde (l’ambulance) est immobile 1, l’homme et la femme perçoivent le même son. Mais si la source s’approche de la femme, elle a déjà couvert une certaine distance au moment d’émettre chaque nouvelle…

A vouons-le : nous ne sommes pas des rapides. Quand je dis « nous », je pense à l’humanité. Même le champion Usain Bolt, lors de son record du monde du 100 mètres, n’a couru qu’à un peu plus de 37 km/h (voir aussi p. 19), avec une pointe à 44 km/h. Autant dire que si un championnat interespèces était organisé, l’orgueil de celui qu’on surnomme l’Éclair en prendrait un coup. Les performances de toutes les espèces ne sont pas connues, loin de là. Quand elles le sont, les mesures ne sont disponibles que pour quelques individus (au mieux !) et les méthodes de mesure sont parfois contestées (voir p. 22). Ce qui est certain, c’est qu’une nuée de bestioles ailées dépassant allègrement les 100 km/h en vitesse de pointe…

À peine plus grande que la jambe d’un homme, celle de l’autruche est mieux proportionnée pour la course. D’abord, son pied immense lui donne une impulsion phénoménale (un peu comme la perche d’un sauteur). Ensuite, alors que nos cheville, genou et hanche sont alignés, ils sont articulés chez l’autruche suivant des angles qui permettent une grande amplitude de mouvement. Enfin, nos muscles (en rouge), répartis le long du fémur et du tibia, perdent une partie de leur énergie à se déplacer avec la jambe. Ceux de l’autruche, autour du fémur, ne bougent pas : ils donnent toute leur force au tibia et au pied, plus légers.…

Avant l’invention du cinéma dans les années 1890, de nombreux chercheurs ont tenté, au cours du XIXe siècle, de reproduire un mouvement à l’aide d’une suite d’images. En 1833, un Britannique met ainsi au point le zootrope. Cet appareil d’optique consiste en une séquence d’images (qui décomposent un mouvement) disposée à l’intérieur d’une sorte de cylindre percé de fentes. Quand le cylindre tourne, le spectateur regarde par une fente et voit alors s’animer la scène, souvent très courte. En 1876, le Français Émile Reynaud invente un appareil assez proche : le praxinoscope (photo ci-contre). Le cylindre où est placée la séquence n’est plus fendu : il tourne autour d’un axe où sont disposés des miroirs, qui renvoient les images dessinées sur une bande cartonnée circulaire. Le spectateur découvre la courte scène…

Gaston Lagaffe est incorrigible. Alors que M. Dupuis, son grand patron, vient de se faire livrer un vase très fragile et très cher, il ne trouve rien de mieux que de jouer avec une fusée miniature. Forcément, le modèle réduit surgit comme une balle dans le bureau où se trouve le précieux objet (case du haut, à droite). On se demande par quel miracle la fusée a pu éviter le vase antique en traversant la pièce à cette allure folle ! D’ailleurs, on se demande également comment le dessinateur André Franquin réussit à nous faire ressentir cette vitesse alors que l’image est fixe. Comme les mangakas (voir p. 28), il a recours à des codes graphiques qui donnent l’impression au lecteur que la fusée se déplace très rapidement. Il commence…

Difficile de faire une photo plus ratée que celle de la page de droite. La voiture de course est coupée en deux, la roue arrière complètement déformée et les spectateurs à l’arrièreplan sont flous et inclinés. Dire que Jacques-Henri Lartigue, l’auteur de cette image, est venu exprès à Amiens pour le Grand Prix automobile de France avec l’idée de capturer le passage des bolides ! Il a 19 ans et la vitesse est sa grande passion. Nous sommes en juillet 1913 et, à cette époque, les automobiles les plus rapides roulent à plus de 150 km à l’heure. Depuis le bord de la route, Lartigue fait de son mieux pour photographier les voitures de course, notamment cette Théodore Schneider n° 6 pilotée par un certain René Croquet. Réalité déformée Mais…

« Parbleu ! Va-t-il se montrer, oui ou non ? » Penché à la fenêtre de son appartement parisien, Léon Foucault grogne en scrutant les nuages. Si le soleil n’apparaît pas, tout est fichu. Il faudra encore retarder l’expérience qu’il s’acharne à mettre au point depuis dix ans ! Dans la pièce derrière lui, des miroirs et des instruments d’optique sont disposés avec soin sur les tables. Une soufflerie ronronne dans un coin. Deux hommes sont là pour assister le savant, tout aussi excités et angoissés que lui. Une fébrilité facile à comprendre : ils participent à l’une des expériences les plus audacieuses de la physique. Leur piège doit se refermer tout à l’heure… sur un rayon de soleil ! Objectif : mesurer sa vitesse avec une grande précision. L’exploit,…

Un faisceau lumineux formant l’image d’une petite règle est envoyé en direction d’un miroir semi-réfléchissant et se sépare en deux faisceaux principaux. Le premier forme l’image de la petite règle qui servira d’étalon 1. Le second file vers un miroir tournant à plusieurs centaines de tours par seconde. Ce dernier expédie le faisceau vers un véritable circuit de miroirs, dans lequel le rayon rebondit comme une balle de flipper 2. Foucault a construit son circuit de telle sorte que la lumière parcoure 20 m. Une fois arrivé en bout de circuit, le rayon rebrousse chemin 3. Lorsqu’il atteint le miroir tournant, celui-ci a légèrement pivoté par rapport au premier passage du faisceau. Ce faisceau « retour » n’est donc pas dévié selon le même angle qu’à l’aller : lorsqu’il retraverse…

… d’un guépard en pleine course ? Si le lion est le roi des animaux, le guépard est sans conteste le roi de la vitesse. Cela dit, chronométrer de manière fiable les déplacements d’un animal sauvage peut s’avérer étonnamment compliqué. Les premières tentatives pour y parvenir remontent à 1960. Profitant du fait que les guépards restent de gros chats, des chercheurs avaient poussé des spécimens en captivité à pourchasser des ficelles auxquelles étaient attachés des morceaux de poulet. Les vitesses ainsi relevées n’ont jamais dépassé les 60 km/h, bien en deçà des performances supposées de l’animal. Ces résultats médiocres étaient dus évidemment aux conditions de l’expérience elle-même… Non seulement une course sur piste n’a rien à voir avec un sprint dans la savane, mais tous les félins testés étaient nés…

Un animal qui se déplace dans l’eau doit faire face à une résistance due aux frottements du liquide sur son corps. Comme c’est le cas dans l’air (voir encadré p. 32) , cette résistance sera plus ou moins importante en fonction de sa morphologie. Ainsi, avec sa face rectangulaire et ses yeux saillants, le poisson-coffre 1 crée beaucoup de tourbillons, entraînant une force de traînée qui s’oppose à son mouvement et ralentit sa nage. À l’inverse, le brochet 2 a un profil hydrodynamique : l’eau glisse sur son corps, ce qui lui permet de se déplacer bien plus vite.…

Savez-vous calculer de tête 68 x 76 ? Pas facile, cela demande une petite gymnastique mentale. Mais si vous parvenez à trouver une astuce pour simplifier l’opération et mémoriser les résultats intermédiaires, vous devriez y arriver. Et 539 (« 53 puissance 9, soit 53 multiplié par lui-même 8 fois ») ? Là, c’est une autre affaire ! Beaucoup d’entre nous ne s’aventurent même pas dans un tel calcul, qu’ils jugent impossible à résoudre de tête. Notre cerveau n’est pas une calculette ! Le nôtre, non. Mais celui de certains individus, que l’on appelle les « calculateurs prodiges », y ressemble fort. Pour eux, ces opérations sont des jeux d’enfant ; ils dégainent le résultat plus vite que leur (n)ombre. Jugez vous-même : il faut 710 millisecondes en moyenne au calculateur…

Comment fonctionne le cerveau de Rüdiger Gamm ? Pour le savoir, des neuroscientifiques ont visionné son activité dans un appareil d’imagerie médicale appelé « tomographe à positons », une sorte de scanner. On injecte d’abord à Rüdiger des sucres marqués avec des atomes radioactifs qui émettent des particules – les positons – en se désintégrant. Une fois sa tête dans le tomographe, Rüdiger lit les opérations grâce à un miroir disposé devant ses yeux. Les chercheurs observent alors en direct les parties de son cerveau actives lors du calcul. Les cellules nerveuses sollicitées absorbant en effet davantage de sucres que les autres, elles émettent des positons que la machine capte et visualise. En phase de calcul mental, le prodige ne mobilise pas les mêmes zones de cerveau (en 3D, à…

1 Temps 00’00’’ Distance 0 mile Vitesse 0 mph ( mile par heure) Démarrage du moteur à réaction. 2 Temps 00’25’’ (25 secondes) Distance 1 mile (1,609 km) Vitesse 200 mph (322 km/h) Post-combustion (combustion des gaz d’échappement). 3 Temps 00’35’’ Distance 1,8 mile (2,89 km) Vitesse 300 mph (483 km/h) Allumage du moteur-fusée. 4 Temps 00’57’’ Distance 5,5 miles (8,85 km) Vitesse 1 000 mph (1 609 km/h) Lancement du chrono. 5 Temps 00’60’’ Distance 6,5 miles (10,46 km) Vitesse 1 000 mph (1 609 km/h) Arrêt du chrono, ouverture des aérofreins. 6 Temps Indéterminé. Distance 9 miles (14,48 km) Vitesse Indéterminée.…

Depuis le retour, en 1992, du baseball aux JO d’été, le pôle France a enfin décidé d’employer les grands moyens. C’est ainsi que ce simulateur de lancer, une machine couramment utilisée en ligue pro américaine, est arrivé début 2017 au Creps de Toulouse. Une première en Europe ! Capable de simuler le duel lanceur-frappeur dans les conditions réelles d’un match, le ProBatter PX2 devrait améliorer la technique de l’équipe de France. Balle rapide, courbe cassante, lancer droitier ou gaucher, vitesse réglable de 100 à 160 km/h : ce bijou technologique oppose au sportif un lanceur virtuel d’un niveau technique introuvable en France. Il varie les lancers pour entraîner le batteur à s’adapter à toutes les situations.…

Le Derby d’Epsom, peint par Théodore Géricault en 1821, montre une course de chevaux particulièrement débridée. Quatre concurrents se sont détachés. En vue de l’arrivée, les jockeys cravachent fiévreusement leur monture pour emporter la victoire. Les chevaux sont au maximum de leur puissance et semblent voler au-dessus du sol. D’ailleurs, c’est sans doute cet effet de vitesse qui plaît au marchand de chevaux qui a commandé le tableau à l’artiste français, puis au musée du Louvre, qui acquiert la toile en 1866. Néanmoins, une impression bizarre se dégage de la scène représentée, et plus précisément des chevaux au galop. On ne peut pourtant pas dire que Géricault ne sait pas les peindre. Il les adore et, pendant sa formation, passe des journées entières dans les écuries impériales, à Versailles, afin…

Les satellites de Jupiter disparaissent de notre vue lorsqu’ils passent derrière la planète géante. Entre deux éclipses successives d’Io, par exemple, il s’écoule environ 42 heures (le temps qu’il faut à ce satellite pour faire le tour de la planète géante). Or, Römer note que cet intervalle varie selon la position de la Terre sur son orbite. Lorsque la Terre s’éloigne de Jupiter 1, la deuxième éclipse d’Io se produit un peu après 42 heures. Lorsqu’elle s’en rapproche 2, la deuxième éclipse d’Io intervient un peu avant 42 heures. Dans le premier cas, la distance Terre-Jupiter au moment de la deuxième éclipse (d2) est légèrement supérieure à celle de la première éclipse (d1) : la lumière émise par le satellite met donc plus de temps à nous parvenir. À l’inverse,…

COMME SUR DES ROULETTES! Dur, dur d’être un siège, les pieds vissés au plancher et le dossier calé ? Pas pour ces chaises de bureau : avec leurs roulettes, leur axe pivotant et leur position réglable, elles font de parfaits engins de course. Cette photo a été prise en 2005, lors du championnat mondial de courses de chaises de bureau : 64 participants s’y affrontaient sur 200 m, dans les rues d’Olten, en Suisse. Depuis, des compètes ont lieu un peu partout, avec toutes sortes de fauteuils et dans toutes les positions (assise, allongée…). Seule règle : pas de moteur ! Les coureurs doivent donc compter sur leurs mollets pour se propulser. Et ça va vite : jusqu’à 35 km/h ! BIEN PERCHÉES Sont-elles en retard pour une soirée ?…