Figures de Chladni

Cette expérience est réalisée en salle "Sons et vibrations" du Palais de la découverte.
Elle montre que lorsqu'une plaque vibre à une de ses fréquences de résonance, certaines zones de la plaque restent immobiles, si bien que le sable s'y accumule

Figures de Chladni <br />Texte de transcription <br /><br />Kamil Fadel – Chef de l’unité de Physique – Palais de la découverte<br /><br />J'ai, devant moi, une plaque métallique carrée, fixée par son centre.<br />Je vais faire vibrer cette plaque grâce à cet archet. En vibrant la plaque fera vibrer l'air, et on va entendre un son.<br />(...) voilà (...)<br />Si je passe maintenant l'archet ailleurs (...) on entend un autre son.<br />Je vais maintenant verser sur la plaque du sable, très fin et très léger.<br />La plaque, en vibrant, chassera le sable de la plaque, et on verra que ce sable s'accumule à des endroits et ces endroits sont, justement, des endroits où la plaque ne vibre pas.<br />(...) (...) (...) Voilà !<br />Les lignes, le long desquelles, le sable s'est accumulé, sont des endroits où la plaque ne vibre pas.<br />Et de part et d'autre d'une ligne immobile, la plaque vibre en sens opposé.<br />Ce qui veut dire que, si toute cette zone de la plaque est en train de monter à un instant, au même instant, de l'autre côté de la ligne, la plaque est en train de descendre et ainsi de suite.<br />Si maintenant, je place l'archet ici, là où aboutit une ligne immobile évidemment la plaque devra changer puisque je serai moi-même avec l'archet en train de faire vibrer cet endroit de la plaque.<br />Et en posant mes doigts sur la plaque, j'empêche la plaque de vibrer à ces endroits-là.<br />Pour chaque figure, on va obtenir, de cette manière, un son différent. &nbsp;<br />Et ainsi de suite.<br />Je vais maintenant utiliser une deuxième plaque, qui est de même dimension que celle-ci à part son épaisseur.<br />Et on va voir qu'une même figure produite sur ces deux plaques ne va pas donner le même son.<br />La figure que je vais produire sera celle-ci.<br />Cette même figure maintenant, je vais la refaire sur une plaque plus épaisse.<br />Et on voit qu’une même figure sur une plaque plus épaisse, donne un son plus aigu.<br /><br /><br />Coordination scientifique : Kamil Fadel – Chef de l’unité de Physique – Palais de la découverte<br /><br />Réalisation : David Bento – Ahmed Benyahia – Palais de la découverte<br /><br />Universcience 2012
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Techniques d'imagerie cardiaque

Venez assister à l'exposé "Les signaux bioélectriques : des bruits du coeur à l'électrocardiogramme", et si vous êtes volontaires, repartez avec votre tracé, commenté succinctement par le médiateur scientifique, mais qui ne permet pas d'établir le moindre diagnostic !

Techniques d’imagerie cardiaque <br />Texte de transcription L’électrocardiogramme<br />Michel Desnos <br />Cardiologue – Hôpital Georges Pompidou « Les quatre grandes techniques d’imagerie pour explorer le cœur et les vaisseaux sont l’électrocardiogramme, l’échocardiographie, la scintigraphie myocardique et la coronarographie. <br />Le plus ancien, c’est l’électrocardiogramme, qui va enregistrer l’activité électrique du cœur. La tension des signaux électriques du cœur est très faible de l’ordre de 1 millivolt, ce qui correspond à 1 millimètre sur l’électrocardiogramme. <br />L’électrocardiogramme est un examen sain qui se fait en branchant des électrodes sur le corps du malade pour obtenir un tracé avec 12 dérivations. <br />Le tracé analyse, grâce à des ondes, l’activité électrique du cœur en terme de rythme et donne une idée de la structure et du fonctionnement du cœur. »<br /> L’échocardiographie<br />Benoît Diebold<br />Cardiologue – Hôpital Georges Pompidou « Le principe de l’échocardiographie, c’est une impulsion ultrasonore qui part en profondeur et qui revient, d’où son nom d’échographie. Chez le cardiaque potentiel, on va passer au travers de la paroi thoracique pour regarder ce qui se passe en profondeur, c’est-à-dire les parois, leurs mouvements, les valves et les écoulements du sang.<br />Et donc, la technique qu’on prend donne des images sectorielles.<br />Cette image 4 cavités, on a ici le ventricule gauche, ici l’oreillette gauche, entre les 2 ventricules,&nbsp; la valve mitrale et ici, on a le cœur droit. Au-delà de l’imagerie sectorielle, il y a 2 modalités de doppler. <br />Une modalité dite « doppler pulsé » où on va choisir un ou plusieurs endroits où on va mesurer la vitesse du sang. Quand on choisi plusieurs endroits simultanés, on code en couleur la vitesse et on fait donc une cartographie des vitesses. <br />Et puis cerise sur le gâteau, vous avez une modalité dite « doppler continu » où là il y a un faisceau qui ne s’arrête pas, ce n’est pas juste une impulsion.&nbsp; Et ce faisceau qui ne s’arrête pas présente l’avantage de nous permettre de mesurer les très hautes vitesses qui sont présentes dans le cœur. Nous avons des rétrécissements qui donnent des vitesses à 4 m/s. Des insuffisances sur les valves, des fuites, qui nous donnent des vitesses jusqu’à 5m/s. Et c’est le doppler continu qui va nous permettre de réaliser ces mesures de haute vitesse importantes pour caractériser les lésions. »<br /><br />La scintigraphie cardiaque <br />Pierre Weinmann<br />Cardiologue – Hôpital George Pompidou <br /><br />« Lorsqu’on suspecte une anomalie des artères coronaires qui peuvent donner de l’angine de&nbsp; poitrine, on va réaliser une scintigraphie cardiaque pour vérifier si l’irrigation du cœur est normale ou pas. <br />En pratique, on réalise toujours un test de stress pour stimuler au maximum les artères coronaires. Pour cela le patient est mis le plus souvent sur une bicyclette ou bien sur un tapis roulant. Au maximum du test d’effort, on injecte au patient un produit faiblement radioactif qui va se fixer sur le myocarde. <br />Et immédiatement après, le patient va être allongé sur une table, avec un détecteur spécifique de la radioactivité, qu’on appelle une « gamma caméra », qui va tourner autour du cœur du patient pour recueillir l’émission radioactive du cœur. <br />Si l’irrigation du cœur est tout à fait normale, on ne détectera pas de zone ayant anormalement peu fixé le produit.&nbsp; Par contre, s’il existe un rétrécissement sur les artères coronaires, on va assister à une zone qui sera anormalement fixante pour le produit qu’on a injecté. »<br /><br />La coronarographie <br />Christian Spaulding<br />Cardiologue – Hôpital George Pompidou<br /><br />«&nbsp; Donc la coronarographie est un examen qui consiste à visualiser les artères coronaires. On commence d’abord par une anesthésie locale au niveau soit du poignet soit du pli de l’aine pour pouvoir ensuite introduire ce qu’on appelle un « déliset »,&nbsp; qui est en fait une valve anti-retour, qui permettra donc d’avoir accès à une artère périphérique. <br />Et puis le principe c’est de faire un peu comme le saumon, c’est-à-dire de remonter le courant sanguin à contre courant avec les sondes, pour remonter au niveau du bras, au niveau de l’artère radiale, puis ensuite au niveau de l’artère humérale, au niveau de l’artère sous-clavière. Et de se retrouver ensuite dans l’aorte pour pouvoir pousser la sonde à l’origine des 2 artères coronaires.<br />Une fois qu’on est dans l’artère coronaire, on injecte un produit de contraste et donc les artères coronaires apparaissent ici en noir. <br />Ensuite, ce qu’on fait c’est qu’on bouge le capteur dans tous les sens. L’idée, c’est un petit peu comme lorsqu’on prend les photos d’un monument. On essaye d’avoir des vues différentes pour être absolument certain qu’il n’y a pas de rétrécissement. Et vous voyez ici un rétrécissement, extrêmement serré sur cette branche, qui est une branche importante : l’inter-ventriculaire antérieure.<br />Alors on peut y remédier en passant, comme vous voyez sur cette incidence, un petit guide à l’intérieur de l’artère coronaire. Ensuite on met ici sur ce guide, on va faire glisser un petit ballon, le petit ballon qui va être gonflé à l’intérieur des artères coronaires et qui va écraser cette plaque contre les parois.<br />Vous voyez-là déjà qu’il y a un beau résultat, il n’y a plus de rétrécissement. <br />Il reste encore quelques frontières à déterminer. Ce sont les patients qui arrivent en urgence pour des infarctus du myocarde, pour les attaques cardiaques où l’artère se bouche brutalement par un caillot. Et où la mortalité, même si elle a considérablement baissé depuis 10 ans,&nbsp; reste encore élevée. »<br /><br />Remerciements <br /><br />Hôpital George Pompidou<br />Assistance Publique des Hôpitaux de Paris <br /><br />Toute l’équipe de cardiologues : <br />Michel Desnos <br />Benoît Diebold<br />Pierre Weinmann<br />Christian Spaulding<br /><br />Coordination scientifique :<br />Yann Lefranc<br />Médiateur unité de biologie – Palais de la découverte<br />Equipe technique:<br />David Bento <br />Ahmed Benyahia<br /><br />Mixage audio :<br />Hot spot studio<br /><br />Production : Palais de la découverte - universcience<br />Universcience - 2013
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Interview de Daniel Shechtman, prix Nobel de Chimie 2011

À l'occasion de son passage à Paris pour une conférence exceptionnelle au Palais de la découverte, le prix Nobel de chimie 2011 Daniel Shechtman nous a accordé un long entretien. Interview : Kamil Fadel ; Réalisation : David Bento ; Production : Universcience 2012.

&quot;Interview Daniel Shechtman, prix Nobel de chimie&quot; <br /><br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Docteur Shechtman, Dan Shechtman, merci d'être venu.<br />Vous venez de recevoir le prix Nobel de chimie en 2011, pour votre découverte des quasicristaux.<br />Qu'est-ce qu'un quasicristal ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Un quasicristal, c'est un cristal dans lequel les atomes ne sont pas rangés de manière périodique, mais de manière quasipériodique.<br />Ça veut dire qu'ils ont une structure unique qui n'est pas périodique.<br />Mais ils sont ordonnés.<br />Comme les cristaux ordinaires, ils sont ordonnés mais l'ordre est quasipériodique.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Donc un cristal ordinaire est périodique.<br />Et maintenant, dans les quasicristaux, ce n'est pas périodique.<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Oui, c'est quasipériodique.<br />Il existe 2 familles de cristaux.<br />Les cristaux périodiques et les cristaux quasipériodiques.<br />Avant, les gens pensaient que tous les cristaux étaient périodiques, maintenant ils savent que non.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Et vous avez découvert ça.<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Oui, c'est moi qui ai découvert les cristaux quasipériodiques.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Vous venez de dire qu'avant votre découverte, personne ne croyait aux cristaux quasipériodiques.<br />Comment les gens ont réagi ?<br />Vos collègues et la communauté scientifique.<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Lorsque j'ai vu la face icosahédrale au microscope électronique, j'en ai parlé autour de moi au NBS, National Bureau of Standards, aux États-Unis, où j'ai fait mon année sabbatique du Ternium, je suis professeur au Ternium, en Israël.<br />La plupart de mes collègues n'ont pas accepté mes résultats.<br />Leur réaction a varié entre l'encouragement, par exemple, le professeur John Cahn m'a dit : &quot;Dani, ce matériau est en train de nous dire quelque chose et je t'encourage à trouver ce que c'est.&quot;<br />Ça, c'était un encouragement.<br />Le leader de mon groupe m'a découragé puisqu'il m'a expulsé du groupe en disant que je déshonorais le groupe, il ne voulait pas s'associer à moi.<br />Les réactions ont varié.<br />La plupart étaient entre l'encouragement et le rejet.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Pensez-vous que les découvertes fantastiques sont souvent rejetées ou c'était juste dans votre cas ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Ce n'est pas simplement dans mon cas.<br />Il existe d'autres exemples de découvertes qui ont été rejetées au départ.<br />La plupart des prix Nobel ont été acceptés presque immédiatement parce qu'ils ne sont pas allés contre une loi établie en sciences.<br />Alors que les quasicristaux allaient à l'encontre des lois de la cristallographie.<br />Lorsqu'on a défini une nouvelle fois le sens de ce qu'on entend par un quasicristal, il y a eu là un changement de paradygme.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Donc ils ont adopté une nouvelle définition des cristaux.<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Oh oui !<br />C'est l'Union internationale de cristallographie qui est la structure officielle qui décide des définitions.<br />Ils ont adopté une nouvelle définition des cristaux.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Comment se fait-il que personne avant vous n'avait découvert les quasicristaux, bien que beaucoup avaient déjà pensé à ça.<br />Des mathématiciens y avaient pensé, par exemple Roger Penrose.<br />Ils avaient déjà pensé à cette quasipériodicité, mais comment se fait-il que personne n'ait essayé de trouver les vrais quasicristaux dans la nature ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Disons plutôt ceci.<br />Roger Penrose est un mathématicien anglais, il a imaginé les pavages de Penrose, qui sont très célèbres, bien sûr.<br />Il a surtout écrit un article dans &quot;Scientific American&quot;, dans les années 1970, mais c'était dans le chapitre des jeux mathématiques.<br />C'était considéré comme un jeu mathématique.<br />Un autre mathématicien, Alan Mackay, qui travaille avec nous aujourd'hui, en a fait une science.<br />Il a montré que les pavages de Penrose peuvent avoir des pics de diffraction très aigus.<br />Il a publié son article en 1981.<br />Moi j'ai observé, expérimentalement, les quasicristaux en 1982.<br />Je connaissais les pavages de Penrose mais pas l'article de Mackay.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Avez-vous été vous-même surpris de votre propre découverte ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-J'ai été surpris au départ.<br />Je me suis dit que ça allait être très simple, je pensais qu'il s'agissait d'une macle.<br />Le jour de la découverte j'ai fait une série d'expériences et j'ai montré qu'il ne s'agissait pas de macles.<br />Je savais dès le premier jour qu'il n'y avait pas de macles.<br />Les expériences que j'ai effectuées qui s'appellent des expériences de microdiffraction...<br />J'ai essayé avec ces expériences de trouver les macles, mais je ne les ai jamais trouvées.<br />C'était donc quelque chose de nouveau.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Y avait-il une controverse sur qui a le premier découvert les quasicristaux ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Non, il n'y avait pas vraiment de controverse à ce propos.<br />C'était clair que j'ai été le premier à découvrir les quasicristaux.<br />La controverse portait davantage sur : Est-ce que c'est le modèle de Ilan Blech qui marche mieux ou celui de Dov Levine et Steinhart.<br />Cette controverse continue de nos jours bien que ça ne soit pas une vraie controverse.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Est-ce que vous continuez à travailler sur les quasicristaux ou vous avez changé de sujet ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-J'ai continué quelques années.<br />J'ai publié une vingtaine d'articles et ensuite j'ai changé de sujet.<br />C'est comme ça que je fais, je change de sujet tous les 5-10 ans.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Peut-être que vous allez faire une nouvelle découverte ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-De nos jours, avec toutes les interviews que je donne tout le temps, je n'ai plus le temps de faire de la recherche.<br />Cette année, je pense que c'est une année perdue, je ne ferai pas beaucoup de recherche.<br />Mais j'essaie quand même de contribuer en Israël et ailleurs à encourager les jeunes à aimer la science, la physique, la chimie, les maths.<br />En faisant cela, je pense que j'accomplis ma mission dans ma carrière.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Y a-t-il des applications des quasicristaux ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Il y a quelques applications, pas beaucoup, mais il y en a et je vais vous en donner quelques exemples.<br />Le premier exemple vient de France.<br />Il y avait une société appelée Sitram qui produisait des casseroles et des poêles avec un revêtement de quasicristaux.<br />Ces revêtements ont la propriété d'être antiadhésifs comme le téflon.<br />On peut préparer un bon filet mignon ou une omelette et ça ne colle pas.<br />Cette société a vendu des casseroles et ensuite a été rachetée par Saint-Gobin.<br />Ils ont arrêté la production parce qu'ils voulaient faire autre chose.<br />Je pense que de nos jours ils n'en fabriquent plus, mais je peux me tromper.<br />Il y a une autre application, cette fois une société suédoise, Sandvik, qui produit un acier qui se dénomme 1RK91.<br />C'est un acier inoxydable extrêmement dur.<br />Ces propriétés de dureté viennent du fait qu'il y a des petits morceaux de quasicristaux qui sont inclus dans l'acier.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Existe-t-il des applications électriques dans la mesure où, comme les atomes ne sont pas rangés de manière périodique, peut-être que cela modifie les propriétés électriques des quasicristaux ?<br />Peut-être pas ?<br />Je ne sais pas.<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Oui, il y en a.<br />Très brièvement, il existe...<br />Certains quasicristaux se comportent de manière opposée aux supraconducteurs.<br />Un supraconducteur, quand on le refroidit beaucoup, devient un très bon conducteur de l'électricité, sans résistance.<br />Les quasicristaux font exactement l'inverse.<br />Quand on les refroidit, leur résistivité augmente, ça monte très haut.<br />Ça ne devient pas infini, mais ça monte très haut.<br />D'une certaine manière, les quasicristaux fonctionnent en sens opposé.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-On peut dire qu'ils deviennent des super-isolants ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-On ne peut pas dire que ça devient des super-isolants, mais bons isolants.<br />Un supraconducteur, quand on le refroidit, sa résistance atteint 0.<br />Mais un quasicristal, quand on le refroidit, sa résistance ne monte pas à l'infini mais ça monte très haut.<br />Donc, c'est une propriété électrique.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Si vous aviez un conseil à donner à des jeunes chercheurs, ce serait quoi ?<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Je leur dirais clairement : Si vous voulez réussir en sciences, mais c'est vrai pour toutes les professions, devenez un expert, soyez un expert dans un domaine.<br />Si vous êtes un expert, ça vous mènera loin dans un futur avec beaucoup de succès.<br />Quand vous êtes jeune, vous pouvez choisir votre domaine d'expertise.<br />Choisissez maintenant.<br />Devenez expert de quelque chose.<br />Soyez un expert, c'est très important.<br />Mais ça prend du temps.<br />Kamil Fadel, responsable de l'Unité Physique - Palais de la découverte.<br />-Merci beaucoup Docteur Shechtman pour cette interview.<br />Ça a été un grand plaisir pour moi de discuter avec vous.<br />Docteur Shechtman, prix Nobel de Chimie.<br />-Merci, j'ai moi-même apprécié cet entretien.<br /><br />&quot;Une interview présentée par Kamil Fadel<br />Réalisation : David Bento<br />Traduction, doublage Français : Kamil Fadel<br />Montage, Mixage : David Bento<br />© Universcience 2012&quot;
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Les XIXèmes olympiades de physique

Retour vidéo sur ce concours national qui s’est déroulé les 27 et 28 janvier 2012 au Palais de la découverte à Paris avec des lycéens, dont les qualités scientifiques, l’enthousiasme et l’épanouissement sont manifestes et témoignent ainsi que la science séduit toujours les jeunes.

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Mag Surf 2011

Pour clore les "100 ans de la supraconduction", les médiateurs du département physique du Palais de la découverte et les scientifiques de l’université Paris Diderot-Paris 7 se sont associés et ont donné l’occasion aux visiteurs de vivre une expérience inédite : faire un tour en skate volant ! Durant trois jours, petits et grands ont pu s’initier au Mag Surf pendant quelques minutes et sont repartis avec leur diplôme de lévitation en poche, en souvenir de cette aventure digne de Retour vers le futur.

MAG SURF<br />Le skate en lévitation Palais de la découverte Texte de transcription « On va vous conter une animation qui est organisée pour les 100 ans de la supraconduction.<br />Les chercheurs ont découvert en 1911 le phénomène de la supraconduction.<br />Alors on va essayer de comprendre un peu ce que c’est que la supraconduction.<br />Alors maintenant, je vais vous montrer ce qu’est un supraconducteur. Ça c’est une 1ère pastille que je peux prendre comme ça. Elle est cassée, vous voyez que ça n’a rien de bien particulier. C’est cassant, ce n’est pas très beau. C’est vraiment une céramique, tout ce qu’il y a de plus normal. <br />Alors, j’en prends une comme ça, et je vais la mettre à refroidir dans de l’azote liquide, toujours. On va attendre qu’elle se refroidisse pour qu’elle devienne « état supraconducteur ».<br />Vous savez peut-être que la température, c’est lié à l’agitation microscopique des molécules. Si vous diminuez cette agitation, vous diminuez la température.<br />Et l’autre particularité, c’est que quand ils deviennent supraconducteurs, ils repoussent les lignes de champ magnétique. Ce qui fait que si j’approche un aimant, ça résiste. Et si je le lâche,&nbsp; ça peut même léviter comme ça.<br />J’ai ici un rail d’aimants. Ça marche dans un sens, ça doit pouvoir marcher dans l’autre. <br />C’est-à-dire que si je mets un supraconducteur sur ce rail d’aimants, il n’y a pas de raison que ça ne pourrait pas faire la même chose : faire de la lévitation. <br />Je vais prendre le supra qui est ici… sur mon rail, Hop ! Vous voyez qu’il se met en mouvement parce qu’il y a une petite pente. Mais avec la moindre petite pente, il va se déplacer. Tout cela parce qu’il est sur un coussin d’air, il repousse le champ magnétique de l’aimant et du coup, il est repoussé lui-même. Tant qu’il est supraconducteur, évidemment.<br />Mais en fait, qu’est ce qu’il faudrait avoir ? Il faudrait avoir un supraconducteur avec un espèce de réservoir d’azote liquide pour refroidir en continu.<br />Ça en fait, c’est ce que j’ai derrière moi. <br />Ce skate supraconducteur, c’est plein de supraconducteurs avec un réservoir d’azote liquide qu’on doit remplir régulièrement pour refroidir les supraconducteurs, pour qu’ils restent dans l’état de supraconducteur.<br />Et grâce à ça, on a un rail d’aimants ici, on arrive à léviter au dessus de ce rail d’aimants, faire léviter de même des personnes. »<br />«&nbsp; Qui est la prochaine ? Moi je veux bien essayer. Allez-y ! »<br />« …surtout qu’on a aucun équilibre... oui c’est très intéressant »<br />« Oui c’est parfait, c’est génial, ça ne change pas grand-chose des skates traditionnels mais c’est très bien ! » Réalisation : David Bento<br />Médiation : Pascal Raux <br />Équipe technique: Ahmed Benyahia – David Bento<br />Musique : Abydos multimedia Universcience 2012

Expérience de supraconductivité sur un anneau de Möbius

Cette expérience a été présentée lors de la fête de la science 2011 au Palais de la découverte.

Supraconducteur et anneau de Möbius<br />Fête de la Science 2011 <br />Palais de la Découverte Texte de transcription Vegard Stornes Farstad<br />Directeur scientifique <br />Simplicatus R&amp;D Julien Babel<br />Médiateur en sciences physiques Palais de la découverte « Donc, là on a un petit wagon, au fond duquel, on a inséré une pastille supraconductrice. <br />C’est cette pastille noire.<br />Donc, c’est comme une céramique, et quand on la refroidit à température de l’azote liquide, moins 196 degrés, ça devient supraconducteur.<br />Donc, l’intérêt du wagon, c’est que ça garde le froid le plus longtemps possible, pour garder cet état supraconducteur.<br />Et une fois que c’est supraconducteur ça repousse les aimants.<br />Là, on a un rail en aimant, quand on pose la pastille « supraconducteur » au dessus des aimants, elle repousse le rail donc elle est en lévitation.&nbsp; &nbsp;<br />Et ce rail-là, permet également de montrer qu’un supraconducteur peut être attaché au rail à distance. <br />C’est-à-dire que même s’il a la tête en bas, il reste attaché au rail en lévitation.<br />Ça permet de voir directement cet effet d’ancrage et de répulsion des aimants.<br />Voilà, là, il est en train de refroidir les petits wagons… Ok. Then I can push it. » Remerciement<br />Vegard Stornes Farstad, SIMPLICATUS R&amp;D<br />Directeur Scientifique du projet Européen MOSEM, programme LEONARDO DA VINCI<br />Moyens Techniques <br />Service multimédia du Palais de la découverte<br />Réalisation : Ahmed Benyahia<br />Production : Palais de la Découverte – un lieu universcience<br />Universcience - 2011
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Stand Électrostatique à Versailles

Extrait d'un exposé d'électrostatique du Palais de la découverte à Versailles lors de l'exposition Sciences et Curiosités à la Cour de Versailles.

La science à Versailles…<br /><br />Texte de transcription<br /><br />Didier-Achille Laval<br />Médiateur scientifique<br />Palais de la découverte<br /><br />« Qui pense que là, le condensateur est encore chargé ? Levez la main. Qui pense que le condensateur n’est plus chargé ? Levez la main. Bien, jeune homme tu penses qu’il n’est plus chargé. Jeune homme, tu vas simplement prendre ton index et on va vérifier qu’il n’est plus chargé. Tu vas venir toucher ici. Je t’en prie. Tout doucement, tout doucement. « clic » Ah ! » (rire)<br /><br />« Actuellement, vous dans vos corps, ou moi tel que vous me voyez dans mon corps, j’ai plein de charges « plus » mais j’ai également plein de charges ?? « moins ». Et actuellement, j’ai exactement autant de charges « plus » que de charges « moins ». On dit que je suis Nnnnn ??? « Neutre » et non pas « nul » comme je l’entends parfois. (rire)<br />Quand vous faîtes de l’électrostatique, et bien vous déséquilibrez un petit peu l’état électrique de quelqu’un. »<br /><br />La chaîne humaine <br /><br />« En 1746, Labbé Nollet, ici même à Versailles, devant Louis XV, pris 180 gardes royaux, donc je vais avoir besoin de vous pour jouer le rôle des gardes royaux !! Je vais vous proposer également de vous tenir la main, pour faire une grande chaîne humaine. Et pour vérifier que le corps humain est bel et bien conducteur, Mesdames, Messieurs. »<br />« Je vérifie qu’elle est à 100 000 volts. Oui c’est bon. Madame, je vous en prie. » « Clac » Ah ! (rire)<br /><br />Le paratonnerre<br /><br />« Je vais maintenant… charger tout ça. Tenez-vous prêt. Voilà ! Voilà tout se passe bien. Tout se passe bien, grâce à quoi ?&nbsp; Grâce au paratonnerre. Là c’est la déception totale ! Généralement vous espériez autre chose. Vous, ce que vous avez espéré, c’est que ce soit défectueux, c’est ça ? Vous espériez que, malheureusement, le paratonnerre n’ait pas été relié à la terre. Donc, que quand les charges électriques tombent dessus, elles ne puissent&nbsp; pas rejoindre la terre par le câble en métal. Qu’elles soient obligées de passer directement par l’air. Et donc, directement aussi par les terres de pétrole, c’est ça ? Oui, vous avez espéré, sans doute, quelque chose qui ressemble à ça ! »<br /><br /><br />La répulsion <br /><br />« Vous avez les cheveux propres ? Oui. On va le savoir tout de suite, allons-y,&nbsp; secouez la tête, s’il vous plait. Attendez encore un petit peu. Encore un petit peu… Encore un petit peu… Voilà, on commence à y venir… Encore un petit peu… Vous êtes sûre que vous avez les cheveux propres ! Encore un petit peu, s’il vous plait… Voilà ! Ici tout doucement on est en train de monter cette jeune fille à 100 000 volts. Vous voyez ici ses cheveux qui semblent se repousser, ses cheveux tout comme le reste de son corps, se sont chargés négativement donc ils se repoussent, les uns les autres. À force de se repousser et bien ils se dressent sur la tête. Cette répulsion, cette horripilation des cheveux, on pouvait la voir à Versailles au 18e siècle. »<br /><br />Remerciements <br />Didier-Achille Laval – médiateur scientifique – Palais de la découverte<br />Virginie Petitcollin – Direction de la communication et des publics – Palais de la découverte<br />Elise Albenque – Direction de la communication – Château de Versailles <br />Unité de production : service multimédia – Palais de la découverte<br />Image, montage et réalisation : Ahmed Benyahia - Palais de la découverte<br />Universcience2011

 Expériences de magnétisme et supraconduction

Quelques unes des expériences relatives au magnétisme et à la supraconduction présentées dans la salle "matière et magnétisme" du département de Physique du Palais de la découverte.

Expériences de magnétisme et électromagnétisme

Glissement en douceur

Glissement d’un aimant et d’une pièce de monnaie sur une plaque de cuivre.

Entrainé par son poids, une pièce de monnaie entame une décente accélérée si on la place sur un plaque en cuivre lisse et suffisamment inclinée. La vitesse augmente avec l’inclinaison. Rien de surprenant !

Répétons maintenant la même expérience, en remplaçant la pièce de monnaie avec un aimant puissant (aimant néodyme) de la même forme qu’une pièce. Contrairement à toute attente, au lieu d’accélérer comme l’aurait fait n’importe quel objet abandonné sur un plan incliné, l’aimant glisse en toute douceur, lentement, très lentement ! En choisissant le bon angle, on peu obtenir un mouvement rectiligne et uniforme sur un plan incliné ! Autrement dit, une force apparaît et s’oppose au poids de l’aimant.

Quelle est cette force qui s’oppose à la force gravitationnelle et ralentit l’aimant ?
Le cuivre n’étant pas magnétisable, l’aimant ne s’y accroche pas comme au fer par exemple. En revanche, le cuivre est un excellent conducteur d’électricité. Le ralentissement est dû à des courants électriques engendrés par le déplacement de l’aimant sur la plaque. Ces courants induits, dits de Foucault, créent un champ magnétique qui s’oppose à la cause qui leur donne naissance, à savoir le déplacement de l’aimant.
Tout ce passe comme si des aimants apparaissaient sur le trajet de l’aimant glisseur l’empêchant ainsi d’accélérer. En effet, on sait depuis 1820 qu’un courant électrique génère toujours un champ magnétique. Plus tard, au début des années 1830, l’Anglais Michael Faraday (1791-1867), découvre qu’un courant électrique prend naissance dans un conducteur dès qu’un aimant est mis en mouvement en son voisinage. C’est le principe de base de la production des courants électriques, depuis le modeste alternateur d’un vélo, jusqu’aux centrales nucléaires.

Par ailleurs, des courants induits apparaissent dans n’importe quel conducteur en mouvement dans un champ magnétique constant, ce qui a pour conséquence le ralentissement de ce mouvement. L’application la plus évidente est le ralentissement électromagnétique employée pour assister les freins dans les véhicules lourds : Les ralentisseurs électromagnétiques.

Atterrissage et chute inattendus !

Le jet d’un aimant et d’une pièce sur la plaque de cuivre.

Lorsque qu’on jette un aimant sur une plaque de cuivre, sa chute est ralentie par le champ magnétique produit par des courants induits. Ces derniers génèrent un champ magnétique dont le sens s’oppose au champ de l’aimant. Cela se traduit par une répulsion et donc un ralentissement.

De même, lorsque l’aimant tente de rebondir ou d’effectuer une quelconque pirouette, d’autres courants induits circulent de telle manière à s’opposer à n’importe quelle agitation, si bien que l’aimant s’accroche à la plaque et s’arrête nette.

La tentation de faire glisser violemment un aimant sur la plaque reste une mission presque impossible.

Chute sur une tasse en porcelaine.

Lorsque le support n’est pas un conducteur comme la porcelaine, aucun courant ne peut être engendré par le mouvement de l’aimant, aucun ralentissement donc et la chute est aussi brutale qu’avec la pièce.

Qu’est qui fait tourner l’aimant ?

Posé délicatement sur la tranche et sur une surface suffisamment lisse, un aimant puissant tourne tout seul, comme part magie, et s’oriente suivant une direction bien précise, se stabilise et ne bouge plus. Il est possible que la rotation soit faible ou que l’aimant ne tourne pas : il suffit de modifier l’orientation pour le voir tourner.
Une fois stable, il est très important de remarquer qu’il revient toujours à l’orientation initiale des qu’on essai de le faire tourner, ou en faisant tourner le support sur lequel il est placé. Avec un peut d’exercices et un bon choix d’orientation, l’aimant peut effectuer un demi tour complet avant de se stabiliser. On peut recommencer cette expérience autant de fois qu’on le souhaite et à n’importe quel endroit du globe terrestre, pourvu qu’on soit éloigné de tout champ magnétique et de toute grosse masse ferromagnétique (comme le fer qui s’aimante en présence d’un aimant)

De quoi s’agit-il ?


Contre toute attente, il s’agit… d’une simple boussole !
Pourtant bon nombre d’entre nous se souviennent des bonnes vieilles expériences qui consistaient à faire pivoter un aimant droit accroché à une ficelle ou flottant sur l’eau grâce un morceau de liège. Evidement, à cette époque, des aimants au néodyme aussi performant n’existaient pas.
En effet, pour chacun d’entre nous, une boussole est une aiguille qui pivote presque sans frottement et s’oriente suivant l’axe magnétique nord-sud terrestre. Certains savent même qu’il s’agit d’une aiguille aimantée dont la pointe nord indique le nord géographique terrestre, qui est forcément, à quelque degrés d’angle, un sud magnétique. Dans le cas de notre expérience, les frottements sont loin d’être négligeables, mais, il y a quelque chose qui compense ce défaut, à savoir la puissance de l’aimant. C’est grâce à un champ magnétique fort que l’aimant tourne et «pointe» sa face nord perpendiculairement à la direction du champ magnétique terrestre malgré la faible intensité de cette dernière.

Cuivre ou porcelaine (vidéo rotation aimant monnaie support mobile)

En faisant tourner la plaque de cuivre doucement, la pièce de monnaie suit la rotation et tourne de la même façon que le support. Il n’en est rien avec l’aimant qui reste figé et garde toujours la direction sud-nord magnétique terrestre. Les frottements magnétiques dus aux courants induits l’entrainent parfois si la rotation est relativement rapide. Il reprend sa position initiale dès qu’on ralentit le rythme.

Pour en savoir plus

Vous pouvez contacter Hassan Khlifi

Les XVIIèmes olympiades de physique

Retour vidéo sur ce concours national qui s’est déroulé les 29 et 30 janvier 2010 au Palais de la découverte à Paris avec des lycéens, dont les qualités scientifiques, l’enthousiasme et l’épanouissement sont manifestes et témoignent ainsi que la science séduit toujours les jeunes.

Expériences en salle nucléaire

Salle en rénovation.

Jusqu'en janvier 2009 , le Palais de la découverte disposait d'une salle entière, de plusieurs centaines de mètres, consacrée à la physique du noyau atomique et des particules.
S'y trouvait notamment un accélérateur de particules permettant de réaliser des expériences didactiques tout public de fusion, fission, activation et transmutation nucléaires : cette installation, unique au monde pour un établissement de ce genre, permettait de familiariser les visiteurs avec des notions souvent ardues de physique atomique et nucléaire.

L'accélérateur ainsi que de nombreuses autres dispositifs expérimentaux ont dû être retirés et stockés, consécutivement à la cession de plus de 1000 mètres carrés de surfaces d'expositions au Grand Palais.Certains de ces dispositifs sont actuellement présentés dans la zone "Noyau et particules" (W) en salle optique. Quant à l'accélérateur, il a été réimplanté au rez de chaussée en salle Cbis.

Retrouvez ci-dessous quelques extraits vidéo d'expériences qui étaient présentées dans cette salle.

La Chambre à étincelle


Détection de particules cosmiques par les traces qu'elles laissent sous forme d'étincelles dans un détecteur de particules appelé "chambre à étincelles"

Le mouvement Brownien

Observation au microscope du mouvement incessant (mouvement brownien) de petites billes de latex dispersées dans une goutte d'eau.

Electroscope à feuille d'or


Décharge lente d'un électroscope à feuille d'or consécutivement à l'ionisation de l'air provoqué par les rayonnements ionisants émis par un minerai d'uranium.

Fusion nucléaire et activation

Production d'un flux de neutrons par la fusion nucléaire de noyaux de deutérium et irradiation neutronique d'une plaque d'argent afin de la rendre radioactive (processus d'activation). Observation de la décroissance exponentielle de l'activité de la plaque.

L'expérience de Pierre et Marie Curie

Expérience montrant que l'uranium naturel sous forme de minerai est bien plus radioactif que l'uranium pur.

La déviation du rayonnement Beta par un aimant

Déviation de 180 degrés du rayonnement bêta moins (électrons) issu d'une source radioactive par un puissant aimant.

La chambre à brouillard

Détection de particules cosmiques ainsi que d'autres issues de la radioactivité, par les traces qu'elles laissent sous forme de nuages de brouillard plus ou moins rectilignes dans un détecteur de particules appelé "chambre à brouillard".

L'experience de Rutherford

Expérience de Rutherford apportant la preuve de l'existence du noyau atomique par le double faits que :
- d'une part, des particules alpha issues d'une source radioactive traversent presque toutes une feuille en or, comme si elles ne rencontraient aucun obstacle
- d'autre part, rarement, certaines de ces particules sont déviées par la feuille.

Le rayonnement cosmique

Détection de particules cosmiques qui suivent une trajectoire verticale depuis le ciel jusqu'au sol, à l'aide de deux scintillateurs montés l'un au dessus de l'autre.

Emanation de radon par l'uranium

Mise en évidence du radon, un gaz radioactif, émanant de minerais d'uranium.

Matière - Antimatière

Expérience d'annihilation matière-antimatière et détection des photons produits lors de cette réaction.