Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies.

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Message par Badak le Mar 24 Nov 2015 - 22:21

L'anagyre (rattleback en anglais) est vraiment fascinant.
Ce peut être une pierre, un morceau de bois ou de plastique, mais qui ne veut tourner que dans une direction.

Ça a été associé à quelque chose de "magique" dans les cultures celtes, mais maintenant c'est compris mathématiquement. Ce n'est pas simple. En gros, si on veut le faire tourner dans la mauvaise direction, l'energie de ce mouvement de rotation est convertie en vibrations transverses (qui deviennent chaotiques) et qui immobilisent le bidule jusqu'à ce qu'il inverse spontanément sa direction de rotation.




Et mon préféré: les tortues obstinées qui semblent décider de la direction de rotation.




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Message par Invité le Mar 24 Nov 2015 - 23:35

Bapak-Badak a écrit:est convertie en vibrations transverses (qui deviennent chaotiques) et qui immobilisent le bidule jusqu'à ce qu'il inverse spontanément sa direction de rotation.  


Pas si chaotiques que ça si elles arrivent à se remettre en phase pour retransférer de l'énergie à la rotation ;-)

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Message par Badak le Mer 25 Nov 2015 - 0:22

hobb a écrit:
Bapak-Badak a écrit:est convertie en vibrations transverses (qui deviennent chaotiques) et qui immobilisent le bidule jusqu'à ce qu'il inverse spontanément sa direction de rotation.  


Pas si chaotiques que ça si elles arrivent à se remettre en phase pour retransférer de l'énergie à la rotation ;-)

Apriori, il pourrait y avoir du chaos transitoire. C'est-à-dire, que la trajectoire passe par un épisode de chaos, pour éventuellement en sortir et reprendre un comportement régulier.  Au lieu d'un attracteur étrange, la dynamique chaotique s'organise alors autour d'une selle étrange.
Donc du chaos n'est pas à exclure sur la base de ton argument. Wink

Par contre, il y a certains physiciens qui ont étudié des comportements irréguliers en les qualifiant de "chaotiques" d'une manière tellement non-rigoureuse qu'il n'est pas garanti en effet que ce soit véritablement du chaos dans le cas présent.  Il faudrait que je retourne voir la référence à laquelle je pensais en mentionnant ça. Face à un présumé chaos transitoire, on ne peut pas se fier à des exposants de Lyapunov, il y a toujours au moins 1 de nécessairement positif puisque ce n'est pas un attracteur.  On peut aussi calculer divers types d'entropies, ou encore faire une analyse de bifurcation du modèle pour mettre en évidence une route vers le chaos (comme par exemple celle de la cascade des bifurcations de Hopf identifiée par Feigenbaum ). Ce ne sont pas des preuves rigoureuses, mais c'est plus sérieux. Les vrais mathématiciens par contre, vont exiger qu'on prouve l'existence d'un fer à cheval de smale, ce  qui est un entrelacement de trajectoires qui forment un gros méli-melo de spaghetti dans les trajectoires, et bien sûr ce n'est pas possible normalement dans les cas interessants.
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Message par Invité le Jeu 26 Nov 2015 - 18:27

C'est compliqué, la définition du chaos. Et c'est vrai que ça peut devenir chaotique temporairement, oui... j'ai été un peu rapide dans mon affirmation ^^

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Message par Badak le Jeu 26 Nov 2015 - 21:38

hobb a écrit:Et c'est vrai que ça peut devenir chaotique temporairement....

C'est normal, on étudie rarement les phénomènes transitoires des systèmes dynamiques, comparativement aux propriétés de leurs attracteurs.
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Message par Invité le Jeu 26 Nov 2015 - 21:42

Tout à fait. En fait je cherchais d'autres exemples de transition non chaotique -> chaotique ->non chaotique. N'en n'ayant pas trouvé je l'imaginais difficilement mais j'en ai trouvé un finalement... :-)

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Message par fragmentation le Ven 27 Nov 2015 - 10:38

hobb a écrit:Tout à fait. En fait je cherchais d'autres exemples de transition non chaotique -> chaotique ->non chaotique. N'en n'ayant pas trouvé je l'imaginais difficilement mais j'en ai trouvé un finalement... :-)

C'est intéressant ce genres de systèmes, difficiles à concevoir que ça puisse être possible. Quels exemples as tu trouvé ?







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Message par Invité le Ven 27 Nov 2015 - 11:14

fragmentation a écrit:
C'est intéressant ce genres de systèmes, difficiles à concevoir que ça puisse être possible. Quels exemples as tu trouvé ?

Juste une analogie avec la méca flu : un écoulement autour d'un cylindre. Laminaire au départ, à partir d'un certain Strouhal il dégénère en aval, et par dissipation turbulente il redevient laminaire au loin. Rien de très sexy Very Happy

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Message par Badak le Ven 27 Nov 2015 - 11:46

hobb a écrit:
fragmentation a écrit:
C'est intéressant ce genres de systèmes, difficiles à concevoir que ça puisse être possible. Quels exemples as tu trouvé ?

Juste une analogie avec la méca flu : un écoulement autour d'un cylindre. Laminaire au départ, à partir d'un certain Strouhal il dégénère en aval, et par dissipation turbulente il redevient laminaire au loin. Rien de très sexy Very Happy

Il y a d'autres exemples dans ce livre  Lai 2011, Transient Chaos: Complex Dynamics on Finite Time Scales

Plus précisément il est mentionné :
Des cas de Reaction diffusion de Belousov Zhabotinsky
Et dans une panoplie de problèmes de dynamique des fluides et d'optique nonlinéaire

Je peux aussi te jurer que par chez nous, il y aussi du chaos transitoire dans des oscillateurs de modèles électrophysiologiques avec différentes échelles de temps. Ce n'est pas encore publié, mais c'est dans ma thèse.

En gros, le cas typique qu'on a est celui d'un oscillateur lent au comportement régulier qui entraine un oscillateur rapide ( paramétrique) de manière à ce que ce dernier traverse une région de paramètre dans laquelle l'oscillateur rapide (avec variables lentes fixées ) possède un attracteur chaotique.
Donc la dynamique lente va forcer la trajectoire à sortir.
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Message par Invité le Ven 27 Nov 2015 - 13:27

C'est après coup que j'ai trouvé pas mal d'exemples ^^ Et effectivement, avec du couplage de systèmes oscillants, c'est encore plus évident :-)

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Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 Empty La mécanique des oeufs: de préférence bouillis

Message par Badak le Dim 29 Nov 2015 - 4:45


Les oeufs crus amortissent les oscillations et ne sont pas très interessants comparativement aux oeufs bouillis.

Le plus fascinant des phénomènes est que l'oeuf bouilli mis en rotation, se redresse tout seul le long de son grand axe et tourne comme une toupie. C'est analogue à la toupie Tippe top qui se redresse aussi en tournant.

La mécanique implique des contraintes non holonomes: l'oeuf doit rouler plutôt que glisser et on ne peut donc pas écrire une contrainte uniquement comme une equation sur les positions. Bref c'est un beau problème très mathématique et il y a encore des articles récents sur le sujet.

Depuis, je mange des oeufs bouillis juste pour les faire tourner, et ma copine me trouve rigolo.

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Message par tim9.5 le Mar 15 Déc 2015 - 22:45

Elément de réponse de la première question du poste.
"Dans son article "Qu'est-ce que la science captivante?" Perelman écrit :"Nous cessons trop tôt de nous étonner, nous perdons trop tôt cette capacité qui nous pousse à nous intéresser aux choses qui n'affectent pas directement notre existence... L'eau aurait sans doute été la matière la plus étonnante de la nature et la lune, le spectacle le plus étonnant du ciel, si l'un et l'autre n'étaient pas si souvent sous nos yeux.
Pour montrer le quotidien sous une lumière inhabituelle, Perelman a utilisé avec maestria la méthode des comparaisons inattendues. Son immense culture scientifique ainsi que son regard d'enfant sur les phénomènes de tous les jours l'ont conduit à rédiger ces "casse-tête scientifiques" si rafraîchissants pour l'esprit. Une science récréative au service de l'étonnement de l'esprit, tel est le credo de Perelman" (dont un cratère de la lune porte son nom).
(Avant propos de "Oh la physique, ed. Dunod")
Exemple de question, qui rejoint l'image plus haut : "Est-il vrai qu'étant debout en équilibre sur une balançoire, vous pouvez amplifier vos oscillations par des mouvements particuliers de votre corps ?"
et " pourquoi l'oeuf sorti de l'eau chaude bouillante ne brûle-t-il pas (immédiatement) les mains" (une question pour ta copine).
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Message par stupeflip666 le Mer 23 Déc 2015 - 22:15

Bapak-Badak a écrit:mais je me demande POURQUOI les autres sujets n'apparaissent pas.
Bapak-Badak a écrit:
Des exemples en vrac:  
-  les toupies, anagyres et autres bidules qui tournent ou vibrent:  L'anagyre est vraiment COOL (chercher rattleback sur youtube ).

C'est simplement que le big bang et l'origine de l'univers c'est plus vendeur que des trucs qui tournent.

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Message par Badak le Lun 8 Fév 2016 - 4:36

stupeflip666 a écrit:
Bapak-Badak a écrit:mais je me demande POURQUOI les autres sujets n'apparaissent pas.
Bapak-Badak a écrit:
Des exemples en vrac:  
-  les toupies, anagyres et autres bidules qui tournent ou vibrent:  L'anagyre est vraiment COOL (chercher rattleback sur youtube ).

C'est simplement que le big bang et l'origine de l'univers c'est plus vendeur que des trucs qui tournent.

D'accord, mais pourquoi c'est plus vendeur ? parce que ça interroge de grandes questions métaphysiques qui fascinent l'humanité (etc etc)? C'est un peu comme si ce public ne s'interessait qu'aux questions métaphysiques et non pas vraiment à la physique.

Donc le mot "oscillations" a l'air ennuyant ? Même si le principal ingrédient du Chaos ou de la dynamique neuronale dans le cerveau ...
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Message par Invité le Mer 27 Avr 2016 - 21:20

N'ayant que peu de connaissance scientifiques à la base, quand j'ai commencé à m' intéresser à "la science", j'ai eu énormément de mal a trouver quelque chose qui soit à la fois à mon niveau mais également intéressant et donnant envie d'aller voir plus loin. J'ai trouvé des ouvrages de vulgarisation: Hubert Reeves, Jean-Pierre Luminet, Trin vahnTran??.. (désolée, impossible de me rappeler l'orthographe de ce nom) j'ai cherché sur youtube mais pour quelqu'un qui commence, comment savoir ce qui est sérieux ou pas??? E. Klein a une émission sur France culture, ça doit donc être assez sérieux. Ce n'est pas facile ni de savoir ce qui est sérieux, ni de savoir ou donner de la tête, il y a tant de choses à connaître. Si tu ne viens pas d'une filière scientifique, ça parait très fermé, tu as l'impression de n'avoir accès qu'à ce qu'on veut bien te donner et sans des personnes qui s'y connaissent pour te conseiller, il faut vraiment le vouloir très fort pour aller voir plus loin. Je ne me le suis permis que le jour ou j'ai eu les résultats d'un test de QI. Avant je n'aurais jamais osé croire être capable d'y comprendre quoi que ce soit.

Mais ce sujet des ondes est absolument fascinant qui personnellement me font me poser beaucoup questions. Peut-être doit-on plutôt demander pourquoi ne trouve-t-on pas plus d'ouvrages vulgarisés sur le sujet?

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Message par Badak le Mer 27 Avr 2016 - 21:54

Elégante a écrit:N'ayant que peu de connaissance scientifiques à la base, quand j'ai commencé à m'y intéresser, j'ai eu énormément de mal a trouver quelque chose qui soit à la fois à mon niveau mais également intéressant et donnant envie d'aller voir plus loin. J'ai trouvé des ouvrages de vulgarisation: Hubert Reeves, Jean-Pierre Luminet, Trin vahn... (désolée, impossible de me rappeler l'orthographe de ce nom) j'ai cherché sur youtube mais pour quelqu'un qui commence, comment savoir ce qui est sérieux ou pas??? E. Klein a une émission sur France culture, ça doit donc être assez sérieux. Ce n'est pas facile ni de savoir ce qui est sérieux, ni de savoir ou donner de la tête, il y a tant de choses a connaître. Si tu ne viens pas d'une filière scientifique, ça paraittrès fermé, tu as l'impression de n'avoi accès qu'à ce qu'on veut bien te donner et sans des personnes qui s'y connaissent pour te conseiller, il faut vraiment le vouloir très fort pouraller voir plus loin. Je ne me le suis permis que le jour ou j'ai eu les résultats d'un test de QI. Avant je n'aurais jamais osé croire être capable d'y comprendre quoi que ce soit.

Mais ce sujet des ondes est absolument fascinant qui personnellement me font me poser beaucoup questions.

Oui, Etienne Klein fait exactement le type de vulgarisation que j'admire.. il ne prend pas de faux raccourci et il expose bien les distinctions entre les problèmes philosophiques et ce qui est du ressort de la science comme telle.

Reeves, Luminet, etc, il me semble que c'est plus astrophysique. C'est vrai que des oscillations, il y en a partout aussi dans les galaxies. Ensuite dans le monde quantique des particules, des théories des cordes, etc, il a des oscillations quantiques, mais c'est traité différemment et je ne suis pas trop solide sur ce domaine.

Effectivement, c'est impossible de comprendre les articles sérieux si on n'a pas un diplome dans un domaine proche. Et en général, même un docteur en physiologie ne pourra pas comprendre la biophysique des oscillations correctement par exemple...(ils sont souvent allergiques aux maths ). C'est tout a fait normal de ne presque jamais tout comprendre, et même les "vrais scientifiques" doivent souvent se contenter d'une comprehension approximative intuitive quant il s'agit de sujet connexe à leurs travaux...

Pour la vulgarisation sérieuse des oscillations avec une regard sur la biologie, j'ai finalement trouvé Goldbeter, c'est une sommité dans le domaine.
J'ai feuilleté, ça m'a l'air accessible.
Vie oscillatoire


Il y a tant de choses à connaitre et on ne sait pas où donner de la tête !!! tout-à-fait !! c'est exactement mon problème Rolling Eyes
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Message par Invité le Mer 27 Avr 2016 - 22:01

Merci beaucoup pour la référence Smile

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Message par Invité le Jeu 28 Avr 2016 - 18:36

Bonjour,

sinon le Feynman est LA référence pour débuter (et approfondir) pas mal de domaines de la physique.

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Message par Invité le Jeu 28 Avr 2016 - 18:51

Est-ce qu'il s'agit bien de cela?
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Message par Badak le Ven 29 Avr 2016 - 10:07

Avant la mécanique quantique, il y a des chapitres (ou livres) sur la mécanique classique et l'électromagnétisme.
La Méc. quantique est pour tout dire incompréhensible sans avoir compris un peu de ce qu'est d'abord une oscillation et une onde dans le monde classique..
Le quantique c'est un "autre" monde... En tout cas, presque tous les phénomènes visibles à l'oeil et en particulier ceux dans la Vie (la biologie) s'expliquent dans un monde "classique".
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Message par Invité le Ven 29 Avr 2016 - 20:19

Quoique le Feynman part quand meme d'un niveau assez restreint et explique bien toutes les notions nécessaires. Lorsque tu décroches, tu peux voir dans les autres bouquins les notions qui bloquent, et continuer ensuite... Des bouquins de lui, il y en a plusieurs, celui-ci en fait partie, et je le conseille (ainsi que les autres d'ailleurs) inconditionnellement.

EDIT : par contre de ce que l'on en dit, la version DUNOD a pas mal de coquilles. Le mieux est de le trouver en anglais (si l'anglais ne te dérange pas), sinon je ne sais pas s'il existe d'autres éditeurs qui l'ont sorti en français...

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Message par Invité le Ven 29 Avr 2016 - 22:43

Je maîtrise l'anglais. Merci beaucoup tous les deux pour vos conseils, ça me fait de quoi m'occuper pour un bon bout de temps Smile

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Message par Badak le Mar 3 Mai 2016 - 1:47

Elégante a écrit:...ça me fait de quoi m'occuper pour un bon bout de temps Smile
Oui en effet !! Very Happy . Razz

Je mettais l'accent sur tout ce qui était oscillations et ondes classiques parce que c'est ce dont je parlais dans le titre (et que c'est ce que je connais le mieux ), mais Hobb est un vrai physicien et il a aussi bien sûr raison.

En réalité, tout dépend en définitive de ce qui t'interesse , et du niveau que tu vises .
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Message par Gwel56 le Mer 4 Mai 2016 - 16:20

En parlant de fluides, j'aimerais soumettre un petit problème à votre sagacité.
Ça sera sans doute très simple pour ceux qui ont un doctorat et pondent des thèses  en veux tu en voilà, mais pour le commun des mortels qui ne connaissent pas déjà la réponse il y de quoi réfléchir et trouver ^^ (ce qui est assez satisfaisant)
Personnellement ce problème m'a hanté pendant des années avant que je comprenne soudainement, et du coup je me venge en essayant de le transmettre.

Voilà le problème :

Prenez une tasse de thé par exemple.
Mettez y du sucre en poudre.
Touillez.
Le sucre se concentre au milieu du fond de la tasse.
Pourquoi ?

A vu de nez, avec la "force centrifuge" il devrait plutôt aller sur les bords non ?

Voilà j'espère qu'à partir de maintenant à chaque fois que vous touillerez votre thé ou tout autre liquide vous serez la proie à la perplexité comme je l'ai été fort longtemps ^^
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Message par Badak le Mer 4 Mai 2016 - 19:47

Gwel56 a écrit:Voilà le problème :

Prenez une tasse de thé par exemple.
Mettez y du sucre en poudre.
Touillez.
Le sucre se concentre au milieu du fond de la tasse.
Pourquoi ?

A vu de nez, avec la "force centrifuge" il devrait plutôt aller sur les bords non ?

Voilà j'espère qu'à partir de maintenant à chaque fois que vous touillerez votre thé ou tout autre liquide vous serez la proie à la perplexité comme je l'ai été fort longtemps ^^

On tourne la cuiller tangentiellement au bord. Ça déplace le liquide à la fois suivant le bord, et vers l'intérieur de la tasse, à cause du bord de la tasse qui contraint le mouvement. Avec la symétrie circulaire, il y a donc sur tout le pourtour de la tasse un mouvement vers l'intérieur qui ramasse le sucre au centre.


Plutôt que de mettre du sucre, tu pourrais essayer avec du miel, c'est bien meilleur, (et le miel s'entortille merveilleusement Razz )
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Message par Pieyre le Mer 4 Mai 2016 - 20:01

tim9.5 :
"Est-il vrai qu'étant debout en équilibre sur une balançoire, vous pouvez amplifier vos oscillations par des mouvements particuliers de votre corps ?"
Bah, oui. Je n'ai pas fait ça depuis 40 ans mais mon corps s'en souvient encore : plier les jambes à vitesse constante pendant que la balançoire monte et les tendre lors de la descente, en leur donnant une accélération, cela correspond à une force musculaire à peu près verticale qui se transmet à la balançoire principalement dans le sens du mouvement; on le sent en le faisant, sans avoir besoin d'aucune notion de physique. Mais il faut faire porter la force bien dans le plan du mouvement; si au contraire on la fait porter sur un côté de la balançoire, cela produit un mouvement en trois dimensions plus complexe. Maintenant, ce qui est non-linéaire dans tout cela c'est en fonction de la volonté qui permet de produire une force en rapport avec la hauteur à atteindre... C'est-à-dire qu'on en revient à un problème de libre arbitre...

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Message par Gwel56 le Mer 4 Mai 2016 - 20:19

Hmmmm...badak, j'ai bien l'impression que c'est pas ça, ou pas tout à fait ça.
On va dire qu'on néglige les perturbations dues à la cuillère, car on peut faire tourner le liquide d'une autre manière, ça attirera toujours les grains quels qu'ils soient vers le centre.
En quoi le pourtour de la tasse ramène le liquide vers le centre ? Si c’était vrai on aurait une "bosse" à la surface du liquide au centre de la tasse non ? En fait on a un creux, qui lui est tout à fait intuitif.
Et c'est vrai qu'avec du miel c meilleur, mais l'observation du phénomène est plus courte, ça fond + vite (sauf si on en met une tonne évidemment ^^
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Message par tim9.5 le Mer 4 Mai 2016 - 21:48

@Pieyre
Merci pour ta réponse ! Il me faut donc retrouver ledit livre qui contient le corrigé. Pour ma part, d'après mes souvenirs, quand j'étais debout sur la balançoire, je me laissais tomber en arrière en tendant les jambes devant moi, et en serrant très fort les cordes par mes mains à égales distance du siège (afin que les cordes au-dessus des mains restent à la verticale). Je faisais pareil dans l'autre sens, en tombant vers l'avant, en gardant les mains immobiles pour que les "plis" restent immobiles.

Quand je lis ta version, je m'imagine être assis sur la balançoire, mais pas debout. Je n'arrive pas à visualiser tes propos intéressants.

@Gewl.
Trop cool, Gewl, ton problème.

1) Le creux dans l'eau, c'est dû à l'effet de capillarité des molécules. Pas besoin de rotation. En effet, l'eau est capable de "grimper" dans les bords (dans les plantes, la chromatographie, etc.)

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Ou dans ton morceau de sucre.
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Bien sûr, quand la tasse est à raz-bord, on peut encore rajouter des gouttes pour le bomber la surface. Une hypothèse actuelle de recherche est de considérer que "la vie" s'est "développée" d'abord dans des gouttes d'eau, avant que ces gouttes ne "se protègent" par une membrane, formant ainsi les premières cellules vivantes.

Est-ce que la rotation augmente cet effet de capillarité, au point d'en mettre partout sur la table ?
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Message par Badak le Mer 4 Mai 2016 - 22:48

Gwel56 a écrit:Hmmmm...badak, j'ai bien l'impression que c'est pas ça, ou pas tout à fait ça.
On va dire qu'on néglige les perturbations dues à la cuillère, car on peut faire tourner le liquide d'une autre manière, ça attirera toujours  les grains quels qu'ils soient vers le centre.
En quoi le pourtour de la tasse ramène le liquide vers le centre ? Si c’était vrai on aurait une "bosse"  à la surface du liquide au centre de la tasse non ? En fait on a un creux, qui lui est tout à fait intuitif.
Et c'est vrai qu'avec du miel c meilleur, mais l'observation du phénomène est plus courte, ça fond + vite (sauf si on en met une tonne évidemment ^^

L'important est que ça tourne Wink Et ça tourne facilement et naturellement parce que la tasse est circulaire. Sauf que tu as raison:  la circularité de la tasse n'est pas absolument essentielle si tu tournes très vite pour former le tourbillon.
C'est ce tourbillon qui ramasse le sucre ou autre chose vers le centre.  

Et là, c'est vrai que je n'ai pas vraiment expliqué le pourquoi du tourbillon... Je pensais conservation du volume et conservation du moment cinétique, mais tu me montres bien que j'aurais dû parler de la force centripète.  (Même si dans le fond la force centripète est une fausse force qui vient de la conservation du mouvement de rotation).

Donc, oui ce que tu décris : le "trou", c'est la force centripète qui en surface du liquide pousse vers les bords, mais il faut ajouter que dans le fond du liquide le mouvement se fait vers le centre, à cause du bord qui repouse le liquide: puisque le liquide proche des bords subit une force centripète plus intense que celle subie par le liquide proche du centre, la différence de force fait en sorte que le liquide veut retourner vers le centre par le fond, en amenant avec lui le sucre.
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Message par Gwel56 le Mer 4 Mai 2016 - 22:58

Bon allez , cette fois je suis à peu prés d'accord ^^
Et en + je vous grattifie de mon explication illustrée sous 3dsmax :
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C'est expliquée de manière fort peu scientifique, mais j'espère qu'on comprend bien
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Message par tim9.5 le Mer 4 Mai 2016 - 22:59

.


Dernière édition par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 7:22, édité 2 fois
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Message par Gwel56 le Mer 4 Mai 2016 - 23:03

Comme quoi pas besoin de problèmes trop compliqués pour aiguiser la curiosité et se creuser la cervelle, une tasse de thé suffit !
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Message par tim9.5 le Mer 4 Mai 2016 - 23:11

Autre problème ultra simple à comprendre, et sans cuillère :
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Message par Gwel56 le Mer 4 Mai 2016 - 23:24

Tu trouves que la flèche du temps est facile à comprendre ?
Pour moi le pourquoi de l’irréversibilité des phénomènes me semble affreusement compliqué...
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Message par tim9.5 le Jeu 5 Mai 2016 - 0:14

Heu,...
Je ne voulais parler que des 5 premières secondes de la vidéo, avec zoom sur la tasse...
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Message par Badak le Jeu 5 Mai 2016 - 0:18

Gwel56 a écrit:Comme quoi pas besoin de problèmes trop compliqués pour aiguiser la curiosité et se creuser la cervelle, une tasse de thé suffit !.
Oui merci de ta question, ça m'a forcé de chercher à mieux comprendre ce qui se passe vraiment, parce que sinon je le vois constamment dans mon café et mon thé, et partout.

C'est exactement le genre de problème qui m'interesse d'essayer de mieux comprendre et d'essayer d'apprendre à le raconter d'une manière compréhensible ensuite. Parce des fois on voit les equations et les grands principes mais on cherche encore le sens physique de ce que ça veut dire même quand on sait le calculer.

Gwel56 a écrit:Tu trouves que la flèche du temps est facile à comprendre ?
Pour moi le pourquoi de l’irréversibilité des phénomènes me semble affreusement compliqué...

Bien d'accord avec toi ... Le pire est que microscopiquement, les lois sont réversibles... et à l'échelle macro, l'energie reste encore conservée globalement, ce ne serait donc qu'une question d'entropie qui apparaitrait comme phénomène statistique.. ? En tout cas, c'est fascinant et très complexe comme question..
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Message par Gwel56 le Jeu 5 Mai 2016 - 0:58

Pour la petite histoire j'ai appris par la suite que le problème de la tasse de thé avait été résolu par Einstein il y a presque 1 siècle.
Sans doute personne s'était reelement posé la question avant...
Sinon, j'ai toujours eu un peu mal avec l'entropie, en tant que concept pourquoi pas, mais en tant que grandeur physique, sans unité, c'est un peu flou pour moi qui ai lâchement abandonné la fac il y a des années pour faire du bateau ^^
Je me trompe sans aucun doute, mais dans ma tête c'est un peu comme si c'était une hypothèse ad hoc pour faire en sorte que la thermodynamique reflète la réalité et rende compte de la flèche du temps. Mais c'est sans doute un défaut de compréhension de ma part, et ça fait bien longtemps que je ne me suis pas penché sur la question, faudrait que je révise ^^
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Message par Beautymist le Jeu 5 Mai 2016 - 1:09

Sujet fascinant Shocked

Je prends des notes. study
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Message par Badak le Jeu 5 Mai 2016 - 2:52

Gwel56 a écrit:Pour la petite histoire j'ai appris par la suite que le problème de la tasse de thé avait été résolu par Einstein il y a presque 1 siècle.
Sans doute personne s'était reelement posé la question avant...
Sinon, j'ai toujours eu un peu mal avec l'entropie, en tant que concept pourquoi pas, mais en tant que grandeur physique, sans unité, c'est un peu flou pour moi qui ai lâchement abandonné la fac il y a des années pour faire du bateau ^^
Je me trompe sans aucun doute, mais dans ma tête c'est un peu comme si c'était une hypothèse ad hoc pour faire en sorte que la thermodynamique reflète la réalité et rende compte de la flèche du temps. Mais c'est sans doute un défaut de compréhension de ma part, et ça fait bien longtemps que je ne me suis pas penché sur la question, faudrait que je révise ^^

L'entropie a des unités, ce peut être des joules par Kelvin (Pour l'entropie de Carnot de la thermodynamique ): ça représente la quantité d'energie nécessaire à faire augmenter la température. Mais puisque cette température est seulement une quantité macroscopique réfletant l'agitation moléculaire, on voit déjà la relation intuitive avec le désordre...

Ensuite il y a d'une manière plus moderne, l'entropie de Boltzmann en physique statistique et celle de Shannon (en théorie de l'information) qui elles, ont un sens statistique. On peut dire qu'en base 2, l'unité en est le bit, comme pour l'information. En quelques sortes, l'entropie reflète ici le manque d'information...
Ce que je trouve difficile quand même à bien comprendre est que l'entropie en fait, ne doit pas être assimilée à une mesure du désordre parce que loin de l'equilibre elle peut mener à l'auto-organisation de phénomènes complexe, comme la vie.


Le bateau: ça c'est de la dynamique des fluides appliquée !! Je comprends ton intérêt quand tu regardes ta tasse de thé.
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Message par Gwel56 le Jeu 5 Mai 2016 - 9:42

A vrai dire les gens qui me voient observer les nuages pendant des heures ou être fasciné par les vagues doivent se dire que je beugue, et si jamais je parle de ce qui m'occupe vraiment le cerveau on me prend pour un fou ^^
Mais dans mon cas ce n'est pas toujours de la masturbation intellectuelle, savoir bien lire le ciel peut permettre d’éviter un grain par exemple ou adapter sa surface de voilure avant l'arrivée d'une survente, ou encore anticiper les changements de direction du vent, sans parler des effets dus aux reliefs...
Bref, c'est sans fin les questions qui m'assaillent en mer, pourtant parfois je ressent ce qui pourrait s'approcher le plus d'une expérience mystique lorsque comprenant assez bien tous les phénomènes qui m'entourent, je fais corps avec le bateau, les vagues, le vent, l'océan, j’arrête d'y réfléchir et je le ressent tout simplement.
Là, c'est juste magique ^^
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Message par Invité le Jeu 5 Mai 2016 - 11:36

Bonjour,

pour le sucre dans la tasse, il y a 2 effets opposés.

Le premier est l'éloignement des particules "lourdes" (pour les scientos : dont le nombre de Stokes est > à 1.05) des zones où ça tourne par la force centrifuge : elles devraient aller sur les bords en partant du centre, au fond.

Le second et qui a l'effet inverse, est le fait que l'écoulement est en 3D : les lignes de courant qui s'éloignent du centre au fond remontent vers le haut. On voit que la gravité dans ce cas va avoir un impact : là où elles redescendront, c'est vers le centre. Les lignes de courant sont très courbées en arrivant verticalement sur le fond de la tasse. On a une grosse courbure, et comme précédement, les particules lourdes vont irrémédiablement s'en écarter pour essayer d'aller tout droit : elles se collent au fond, et vers le centre.

Pour que l'un ou l'autre effet soit prédominant, ça dépend de la gravité (si, si), de la vitesse de rotation du fluide et de la forme de la tasse (qui influe sur les courbures des lignes de courant).

Quand à la question du pourquoi les ont plus tendance à s'écarter des lignes de courant au centre verticalement que sur les bords tangentiellement, c'est à cause de la symétrie cylindrique du système (les gradients font intervenir un 1/r, et au centre c'est là que les courbures seront les plus grande à cause de ça). (pour les scientos : on a un écoulement à divergence nulle, un écoulement vertical au centre qui va vers le fond de la tasse, comme le gradient radial va etre grand à cause du 1/r, le gradient axial va etre rand aussi : les particules se séparent des lignes de courant pour aller directement en contact au fond de la tasse. Comme la vitesse radiale au centre est très faible par symétrie, elles y resteront).

Gwel56 a écrit:
Là, c'est juste magique ^^

N'est pas ? :-p

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Message par Gwel56 le Jeu 5 Mai 2016 - 12:40

Le nombre de stokes traduit si je comprends bien le comportement d'une particule en fonction de sa taille, sa masse, de la viscosité du liquide et du frottement, en gros, pour des cailloux par exemples leur inertie serait prépondérante sur l'influence des courants, et donc ils partiraient sur le tour de la tasse.
Sinon j'ai remarqué que selon les grains utilisé et leur densité (plus précisément leur nombre de stokes sans doute), ils peuvent parfois avoir un mouvement plus intéressant que juste se rejoindre au centre, ils vont d'abord vers le centre en suivant le fond en spirale, puis montent au milieu, s’écartent du milieu en approchant la surface avant de redescendre pour recommencer un cycle.
On a le même genre de fonctionnement avec les cyclones, ou les cumulonimbus.
Euh par contre le courant au centre de la tasse remonte.A moins que ça soit trés précisément au centre, mais en tout cas les particules remontent au centre.

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Message par Pieyre le Jeu 5 Mai 2016 - 13:08

Pour tim9.5:
Merci pour ta réponse ! Il me faut donc retrouver ledit livre qui contient le corrigé. Pour ma part, d'après mes souvenirs, quand j'étais debout sur la balançoire, je me laissais tomber en arrière en tendant les jambes devant moi, et en serrant très fort les cordes par mes mains à égales distance du siège (afin que les cordes au-dessus des mains restent à la verticale). Je faisais pareil dans l'autre sens, en tombant vers l'avant, en gardant les mains immobiles pour que les "plis" restent immobiles.

Quand je lis ta version, je m'imagine être assis sur la balançoire, mais pas debout. Je n'arrive pas à visualiser tes propos intéressants.
Dans le mouvement que tu décris, ou lorsqu'on est assis, il me paraît plus difficile d'exercer une force importante. Alors, si l'on déplace son corps à l'état debout ou ses jambes à l'état assis, c'est sans doute pour exercer une force sur la planche, mais de façon moins évidente me semble-t-il que dans mon cas.
Notamment je me souviens qu'il était facile de démarrer le mouvement en étant debout sur la planche immobile : en très peu d'oscillations, c'est-à-dire en pliant bien les jambes et en appuyant fortement sur la planche, j'atteignais la position maximale que je pouvais me permettre. Maintenant il est vrai que ce n'est pas en exerçant une force verticale qu'on est le plus efficace; le mieux dans mon cas aussi c'était de s'incliner en arrière comme tu le faisais pour exercer une force tangentielle au mouvement, et c'est ce que je devais faire en partie. Mais je me souviens que l'idée d'appuyer verticalement pour produire un mouvement non vertical m'intriguait et me plaisait en même temps.

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Message par Badak le Ven 6 Mai 2016 - 1:07

hobb a écrit:
pour le sucre dans la tasse, il y a 2 effets opposés.

Le premier est l'éloignement des particules "lourdes" (pour les scientos : dont le nombre de Stokes est > à 1.05) des zones où ça tourne par la force centrifuge : elles devraient aller sur les bords en partant du centre, au fond.

Le second et qui a l'effet inverse, est le fait que l'écoulement est en 3D : les lignes de courant qui s'éloignent du centre au fond remontent vers le haut. On voit que la gravité dans ce cas va avoir un impact : là où elles redescendront, c'est vers le centre. Les lignes de courant sont très courbées en arrivant verticalement sur le fond de la tasse. On a une grosse courbure, et comme précédement, les particules lourdes vont irrémédiablement s'en écarter pour essayer d'aller tout droit : elles se collent au fond, et vers le centre.

Pour que l'un ou l'autre effet soit prédominant, ça dépend de la gravité (si, si), de la vitesse de rotation du fluide et de la forme de la tasse (qui influe sur les courbures des lignes de courant).

Quand à la question du pourquoi les ont plus tendance à s'écarter des lignes de courant au centre verticalement que sur les bords tangentiellement, c'est à cause de la symétrie cylindrique du système (les gradients font intervenir un 1/r, et au centre c'est là que les courbures seront les plus grande à cause de ça). (pour les scientos : on a un écoulement à divergence nulle, un écoulement vertical au centre qui va vers le fond de la tasse, comme le gradient radial va etre grand à cause du 1/r, le gradient axial va etre rand aussi : les particules se séparent des lignes de courant pour aller directement en contact au fond de la tasse. Comme la vitesse radiale au centre est très faible par symétrie, elles y resteront).

Merci, en effet, je n'avais absolument pas vu le rôle de la gravité  et la différence de comportement selon le poids des particules .  

Pour l'effet 2 ), tu dis que les lignes de courants s'éloignent du centre au fond,  qu'elles remontent et qu'elles redescendent au centre en emportant les particules qui se déposent au centre.  Donc c'est que la circulation serait dans le sens opposé à ce que je pensais avoir vu/ lu..  

Le dernier paragraphe resemble à ce que j'essayais de dire en évitant les concepts mathématiques.



EDIT:  j'ai trouvé une copie de la traduction anglaise de l'explication "historique" dont j'avais entendu parlée (la sédimentation au centre d'un récipient, que ce soit une rivière  où une tasse).  http://people.ucalgary.ca/~kmuldrew/river.html, et dans le schema, le courant remonte au centre.

Que ce soit des grains de sables dans le lit d'une rivière, ou le sucre ou les feuilles de thé dans une tasse, y a t il une différence ?


Dernière édition par Badak le Ven 6 Mai 2016 - 1:25, édité 1 fois
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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 1:22

Arf, pour moi toute l'explication est bonne à part que c'est dans le mauvais sens, c'est ce que j'ai dit précédemment mais bon, je suis pas spécialiste...
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Message par tim9.5 le Ven 6 Mai 2016 - 10:31

Hey Hobb ! Tu m'as pris de court! Avant que tu ne postes, je voulais écrire ceci :
"quand, où cette observation du sucre au centre de la tasse est mise en défaut ?"

Ce genre de questions fertilise l'imagination : dans l'espace, près un trou noir, si on n'a pas de bras, si l'eau trop chaude fait fondre le plastique, si on boit du café non sucré, etc.

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Message par Invité le Ven 6 Mai 2016 - 11:40

Re,

le nombre de Stokes c'est ça, oui, la capacité qu'a une particule à suivre les lignes de courant (plus c'est lourd, plus lorsqu'une ligne de courant est courbée, par inertie une particule aura tendance à s'en éloigner).

Badak a écrit:
Que ce soit des grains de sables dans le lit d'une rivière, ou le sucre ou les feuilles de thé dans une tasse, y a t il une différence ?

Si on regarde les effets de ségregation particulaire, elles ne sont dépendantes que du nombre de Stokes (et de la gravité). Fondamentalement le phénomène est le meme, le nombre adimensionnel de Stokes peut donc en rendre compte dans n'importe quelle situation similaire. A noter que le nombre de Stokes dépend aussi de la turbulence du fluide porteur (et donc plus ou moins directement à la courbure des lignes de courant).

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Message par Badak le Ven 6 Mai 2016 - 19:39

hobb a écrit:
Badak a écrit:
Que ce soit des grains de sables dans le lit d'une rivière, ou le sucre ou les feuilles de thé dans une tasse, y a t il une différence ?

Si on regarde les effets de ségregation particulaire, elles ne sont dépendantes que du nombre de Stokes (et de la gravité). Fondamentalement le phénomène est le meme, le nombre adimensionnel de Stokes peut donc en rendre compte dans n'importe quelle situation similaire. A noter que le nombre de Stokes dépend aussi de la turbulence du fluide porteur (et donc plus ou moins directement à la courbure des lignes de courant).

merci vraiment interessant Wink .

Ce qui me gène encore par contre, c'est le sens de la circulation, i.e. l'orientation des lignes de courants. Dans le schéma que tu nous as fait plus haut, le courant circulait en descendant au centre et remontant loin du centre.
Mais comme je pensais le contraire (et me souvenait d'avoir lu quelque part le contraire ), j'ai retrouvé cet article de 1926 qui prétendait (entre autre) expliquer le phénomène en faisant remonter le courant au centre. Cet article est encore très influant sur ce que pensent les scientifiques en biophysique et géophysique (la faute la notoriété de son auteur peut - être), alors j'apprécierais ton avis sur ce que raconte cet article (ou du moins sur le paragraphe qui nous concerne ici). (le lien de cet article est dans mon message précédent )
Je conçois facilement que les connaissances aient avancée depuis quasi un siècle, mais encore une fois, il y a un décalage entre les vrais spécialistes et les autres.
Sur ce je me fais un café.

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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 20:07

Pas trop serré le café, comme ça tu pourras voir en touillant que Einstein et moi on a raison, et que ça remonte bien au milieu ^^
(mouahaha, tant d'égo concentré dans cette phrase !!!)
Petit bémol quand même car sur l'image de la tornade que j'ai posté, on voit quand même un courant froid qui redescend pile au mileu...
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Message par Invité le Ven 6 Mai 2016 - 20:51

Hmm pour moi (et pour etre sur qu'on voit bien la circulation dans le meme sens), le lignes de courant vont dans ce cas exactement à l'inverse de celels qu'on aurait dans le cas d'une convection naturelle (montée au centre et descente aux bords). La force centrifuge est un premier indice, le second est l'élévation du niveau du liquide sur les bords, qui implique (par égalité de la pression en surface) une surpression au font due à une remontée du liquide.

Convection naturelle : surélévation du fluide au centre : écoulement du bas vers le haut au centre pour égaliser la pression. Là on est dans le cas inverse : c'est surélevé sur les bords, donc fluide qui remonte sur les bords et descend au centre.

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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 21:30

Ben essaie dans une casserole et met des grains une fois que le liquide tourne bien, et tu verras une belle trajectoire au fond avec tous les grains qui suivent le fond de la casserole en spirale pour se retrouver au centre.
Quand à la surélévation de la surface sur les bords, elle n'indique en rien un sens de circulation, mais juste la force centrifuge.
Si c’était ce que tu décris, les grains iraient sur les bords, ils ne feraient pas l'effort de remonter à contre courant.
En gros la circulation dont je parle est secondaire, le gros de la circulation est une rotation, donc l'effet de la force centrifuge sur l'ensemble du liquide est prépondérant sur cette circulation secondaire, d'ou le fait que la surface n'est pas bombée.
Gwel56
Gwel56

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