La Terre est ronde : comment le sait-on ?

Aujourd'hui, on sait que la Terre est ronde, parce qu'il y en a plein de photos prises depuis l'espace. Mais honnêtement, pour nous qui sommes sur Terre, elle a plutôt l'air plate, non ?
Et c'est que les hommes ont cru pendant longtemps. D'ailleurs, si la Terre est plate, il se peut qu'elle ait une fin et, qu'une fois arrivé là, on tombe dans l'espace... Heureusement, les grands navigateurs, comme Christophe Colomb ou Magellan, ont montré que cette fin n'existait pas et qu'on pouvait faire le tour du monde par la mer !

Une preuve : les gros bateaux disparaissent progressivement à l'horizon. Ci-dessous, on ne voit que la partie supérieure d'un énorme bâtiment.

Il y a très longtemps, sur ce principe et avec un peu de calcul, le savant Eratosthène a même pu déterminer la taille de la boule terrestre... et il ne s'est pas trompé de beaucoup. Mais il faut attendre beaucoup plus tard, et il n'y a pas si longtemps, pour que les hommes soient convaincus de cette rotondité : Copernic et Kepler ont tracé la voie par l'observation, Léon Foucault a donné le coup de grâce (avant la conquête spatiale) avec son pendule... au XIXème siècle !

L'oiseau buveur

C'est un accessoire curieux que Papa était très fier de me montrer.
Il suffit de mouiller sa tête et de le placer près d'un verre d'eau et c'est parti pour plusieurs heures d'action...

Le coin de Papa
Ah, la nostalgie... J'ai découvert ce jouet en préparant l'agrégation (si si, c'est sérieux).
C'est en fait un moteur à eau , qui fonctionne grâce à l'évaporation de l'eau.
Le principe repose sur une différence de température entre le corps et la tête de l'oiseau.

Pour commencer, humidifiez le bec de l'oiseau. Cette eau, en s'évaporant, refroidit et contracte le gaz contenu dans la tête.
La pression du gaz dans la tête devient alors inférieure à celle du corps dont la température est restée celle de l'atmosphère environnante. Cette différence de température, et donc de pression, entre le corps et la tête de l'oiseau va entraîner une ascension de liquide : l'oiseau, déséquilibré, pique du bec vers le verre d'eau.
L'inclinaison à l'horizontal de l'oiseau égalise les pressions entre le corps et la tête : le liquide redescend vers le corps et entraîne le retour de l'oiseau, bec mouillé, dans sa position initiale. Le cycle peut recommencer, donnant l'illusion d'un mouvement de balancier perpétuel tant que le niveau d'eau dans le verre est suffisamment élevé. Attention également à réaliser cette expérience dans une atmosphère in saturée pour que l'eau du bec puisse s évaporer.

Le moteur Stirling, ou moteur à air chaud, repose sur le même principe que l'oiseau buveur : une différence de température. Il peut fonctionner grâce à n'importe quelle source de chaleur (nucléaire, biomasse, solaire) et même par la seule chaleur dégagée par la main 37° ! L'énergie thermique ainsi produite est convertie en travail, ce dont on peut se rendre compte par la mise en marche de la roue. Ce moteur à combustion externe a de nombreux avantages : en plus d'être indépendant du carburant, il est silencieux et son rendement est supérieur à celui des moteurs à explosion. Actuellement, il est principalement utilisé pour les générateurs de satellites, les pompes à chaleur, les appareils frigorifiques et les groupes électrogènes... seulement !?

Feu chimique

Une pastille de permanganate de potassium et quelques gouttes de glycérol...

Le coin de Papa
Il s'agit d'une oxydation, celle du glycérol par les ions permanganate. Chose remarquable, la flamme n'apparaît pas instantanément : la réaction produit de la chaleur et c'est cette dernière qui provoque l'emballement jusqu'à la combustion. Attention, c'est très chaud !

Mélanger de l'eau et de l'huile

Impossible, direz-vous ?
Prenons un verre d'huile.

Ajoutons de l'eau. On peut voir que l'eau descend en dessous de l'huile.

On mélange et on attend : l'huile reste bien au-dessus de l'eau et les deux ne se mélangent pas.

Ajoutons une goutte de liquide vaisselle et agitons : c'est là que le miracle opère.

Le coin de Papa
Le liquide vaisselle est riche en tensioactifs : ces molécules possèdent une tête polaire hydrophile et une queue apolaire lipophile. Ici, nous avons mis nettement plus d'huile que d'eau : les molécule d'eau vont être emprisonnées au sein de micelles inversées qui vont lui permettre d'être en suspension dans l'huile. On obtient une magnifique émulsion d'eau dans l'huile.
Les émulsions sont légion en cuisine : la mayonnaise ou encore la mousse au chocolat tire profit des agents tensioactifs de l'oeuf pour faire coexister corps aqueux et corps gras.

L'expérience de Franklin

L'expérience de Franklin

Eh non, Franklin n'est pas qu'une tortue...
Benjamin Franklin (1706-1790) a été un homme politique influent, père fondateur des Etats-Unis d'Amérique, et un grand scientifique.




En 1750, il a montré que l'éclair est fait d'électricité : lors d'un orage, il a joué au cerf-volant en le reliant à une clé... et a découvert le principe du paratonnerre.






En 1762, alors qu'il se promène sur les bord de l'étang de Clapham, il a l'idée d'une expérience pour le moins originale : il dépose un peu d'huile à la surface de l'eau calme.

La tache d'huile qui se forme est très très grande !
L'expérience peut être réalisée à la maison, dans un saladier rempli d'eau, avec un peu de poivre et de liquide-vaisselle.

On saupoudre délicatement et de façon régulière le poivre à la surface de l'eau. Pas trop épais, hein ! Et sans paquet...

Maintenant, magie : avec le bout du doigt (ou un cure-dent pour les gros doigts), on dépose une petite goutte de liquide vaisselle au milieu du saladier...

Le coin de Papa
Le liquide vaisselle contient des agents tensioactifs qui modifient les propriétés de surface de l'eau. Ces agents sont des molécules "bipolaires" : elles ont une tête polaire hydrophile (qui aime l'eau) et une queue aliphatique hydrophobe (qui déteste l'eau). Pour combler ces deux parties simultanément, les molécules s'organisent à la surface de l'eau un peu "comme les pingouins d'une rookerie" (selon l'expression de Pierre-Gilles de Genne) : les extrémités hydrophobes se dressent en l'air et les molécules sont côte-à-côte, occupant une surface importante à la surface du saladier, comme si la goutte s'était étalée au maximum.
En estimant le volume de la goutte et la surface de la tache, il est même possible d'estimer l'ordre de grandeur de la taille d'un molécule (1 nm)...

De la pâte dégueu

Un peu de farine de maïs, un tout petit peu d'eau (pas trop, sinon ça ne marche pas), éventuellement un peu de colorant... Et voilà un liquide magique qui coule (bon ça, c'est normal) et ne coule plus si on le met dans ses mains et qu'on frotte : on peut même en faire une boule, mais quand on arrête de frotter, ça coule à nouveau !

Le coin de Papa
Voilà un bel exemple de fluide non newtonien rhéoépaississant... La viscosité du mélange augmente avec le taux de cisaillement, ce qui explique qu'on arrive à former une boule en frottant les mains. C'est un comportement assez rare pour être mentionné !

L'anagyre