défi proposé pour démo de pression radiative

Paul_Wi11iams · 2 septembre 2015

En cherchant une info par rapport à un topic amusant intitulé Conservation et conversion d’énergie cinétique en rayonnement, je suis tombé sur un défi, c'est à dire un prix offert, pour celui qui trouverai une démonstration d'école pour la pression de la lumière.

Donc il suffit de trouver une méthode simple avec un équipement de labo d'école, permettant de démontrer que l'énergie radiative exerce une pression sur les objets.

Le lien:

Radiation Pressure Prize Challenge

Qui veut bien expliquer pourquoi ce qui suit n'est pas une démonstration de la pression de la lumière ?

Comme quoi c'est moins simple que c'en a l'air. D'ailleurs "Radiation Pressure Prize Challenge" ne donne que neuf résultats sur un moteur de recherche. Donc, vu le manque d'empressement, on a le temps pour réfléchir...

des idées ?

(Si quelqu'un touche le jackpot, le fait d'afficher sur Webastro vaudra preuve de propriété de l'idée, je crois)

Attendez, je crois entrevoir quelque chose. Voyons...

@+

Modifié 2 septembre 2015 par Paul_Wi11iams

yonafunu · 2 septembre 2015

Hm...pour moi, l'expérience montrée sur la photo met surtout en évidence une conséquence de l'énergie radiative dans un environnement clos, c.a.d. que c'est l'augmentation de la température de l'air contenu, et donc une variation du volume, qui va créer une rotation de la petite girouette. Ca revient à avoir un système dépressionaire ou un anticyclone à échelle réduit

Je peux me tromper sur toute la ligne...j'imagine juste

Paul_Wi11iams · 2 septembre 2015

Hm...pour moi, l'expérience montrée sur la photo met surtout en évidence une conséquence de l'énergie radiative dans un environnement clos, c.a.d. que c'est l'augmentation de la température de l'air contenu, et donc une variation du volume, qui va créer une rotation de la petite girouette. Ca revient à avoir un système dépressionaire ou un anticyclone à échelle réduit
Je peux me tromper sur toute la ligne...j'imagine juste

Oui, c'est cela, du moins que c'est une conséquence de la dilatation d'un gaz.

Pour l'essentiel le défi va tourner autour de l'évitement des effets parasites.

Leimury · 2 septembre 2015

Donc il suffit de trouver une méthode simple avec un équipement de labo d'école, permettant de démontrer que l'énergie radiative exerce une pression sur les objets.

Le lien:

Radiation Pressure Prize Challenge

The submission deadline has been extended to: end of August 2012

Ton concours est mort depuis Aout 2012 :rolleyes:

Fred_76 · 2 septembre 2015

Le défi est terminé depuis août 2012...

The submission deadline has been extended to: end of August 2012

A noter que le sens de rotation du radiomètre de Crookes dépend de la pression de l'air à l'intérieur de l'ampoule. Quand il y a trop de pression, les ailettes ne bougent pas car la friction de l'air empêche le mouvement.

Quand la pression est assez faible mais qu'on n'a pas encore le vide, le coté noir des ailettes chauffe plus vite que le coté blanc (surtout avec des infra rouges). De ce fait les molécules d'air sont plus excitées par la chaleur du coté noir que du coté blanc et exercent en réaction une pression plus grande sur le coté noir ce qui entraine un mouvement des ailettes, poussées par le coté noir. Cela n'a rien à voir avec la dilatation du volume, juste l'excitation thermique des molécules d'air.

Quand l'intérieur de l'ampoule est sous vide poussé, on met en évidence la pression radiative de la lumière. Les faces noires absorbent les photons alors que les faces blanches les réflechissent (c'est encore mieux avec une surface réfléchissante genre alu poli), ce qui exerce une pression suffisante pour faire tourner les ailettes dans l'autre sens.

Pour reconstituer cette expérience en labo, il suffit d'une (très) bonne pompe à vide et d'une lampe assez puissante. C'est à la porté d'un labo universitaire.

A+

Fred

Modifié 2 septembre 2015 par Fred_76

Paul_Wi11iams · 2 septembre 2015

The submission deadline has been extended to: end of August 2012

Ton concours est mort depuis Aout 2012

zut. Je n'ai pas vu.

Tant pis pour les 2000€

Tout défi reste vivant tant que le résultat na pas été obtenu.

Je trouve l'idée d'une démonstration de la pression de lumière intéressante, et vaudra bien une démonstration d'école, comme pour le mouvement brownien ou pour la charge sur l’électron (Millikan).

Dans ce sens, le défi reste bien vivant...

Leimury · 2 septembre 2015

Bonjour,

La question n'est pas trop de démontrer le truc mais de le faire avec un matos qui coutera moins de 1000E et que la démonstration soit clairement visible, pas simplement par mesure.

Vu que les forces en jeu sont vraiment très faible c'est pas évident de discerner l'influence de l'air, les forces de Van der Valls et autres effets thermiques (voir même Coriolis).

A vu de nez faut du vide et du sans frottements, ce qui n'est pas évident à faire à pas cher.

Vu le marché hors de question d'arguer que fabriqué en série de 5000 ça descendrait à quelques roros vu qu'une grosse série n'intéresserait personne.

C'est bien le prix du seul proto qui doit couter moins de 1000E matériel compris (pompe à vide...)

Ajoutes à ça que le réseau de diffusion de l'info est plutôt confidentiel et tu as un concours qui n'intéresse personne :be:

Modifié 2 septembre 2015 par Leimury

Paul_Wi11iams · 2 septembre 2015

Pour reconstituer cette expérience en labo, il suffit d'une (très) bonne pompe à vide et d'une lampe assez puissante. C'est à la porté d'un labo universitaire.

A+

Fred

Ça, j'ignorais.

Pour le risque d'accident avec une ampoule en verre sous vide et l'effet d'échauffement, je frémis.

C'est déjà le mieux proposé jusqu-à là. Après comment passer d'un matériel universitaire à un matériel d'école/maison ?

à voir...

Je pense davantage autour d'une adaptation du radiomètre de Nichols

Modifié 2 septembre 2015 par Paul_Wi11iams

Paul_Wi11iams · 7 septembre 2015

Merci pour les différentes remarques qui m'ont aidé à orienter la réflexion. Je reste à l'écoute pour de probables "loupés" dans ma solution ci après...

Il s'agit d'une transformation du radiomètre de Crookes (axe verticale, bocal sous un vide pas forcement poussé) en essayant de neutraliser les effets de la chaleur. Les ailettes verticales sont remplacés par une "aile" traversante qui est penchée à 45°. Un bout de l'aile est transparent et l'autre réfléchissant. CF croquis. La source de lumière est au dessus. La moitié réfléchissante de l'aile renvoie la lumière horizontalement. C'est la réaction mécanique (Newton) qui fait tourner la demi-hélice.

Pour neutraliser les effets d'échauffement, il faudrait que le coefficient d'absorption de la moitié transparente et la moitié réfléchissante soient les mêmes, disons près de 10%.

Le vide n'étant pas parfait, l'effet du courant d'air montant est neutralisé car le verre penché à 45° est d'un tenant donc ne constitue pas une hélice.

A l'usage, par exemple au soleil, il faudrait attendre que les deux faces du verre aient atteint une température d'équilibre.

La force motrice qui est la réaction à F vient uniquement de la partie de la lumière réfléchie horizontalement.

J'ai vu un radiomètre de Crookes vendu à 34€ et pense qu'on pourrait sortir celui-ci pour un budget comparable.

Déjà, en termes de fonctionnement, est-ce que ce concept semble fonctionnel ?

Edit.

Je cherchais une solution adaptée à un environnement scolaire. Après tout, c'est un outil pédagogique. Dans le cadre d'une démonstration, on peut inverser le sens de rotation en déplaçant la source de lumière. Ou on peut même le faire fonctionner en utilisant une lumière incidente au lieu de la lumière réfléchie.

Si je n'ai pas fait d'erreur de conception, c'est un appareil qui est adapté à une fabrication en série, pour être utilisable ensuite dans un établissement scolaire.

L=116

Pour reconstituer cette expérience en labo, il suffit d'une (très) bonne pompe à vide et d'une lampe assez puissante. C'est à la porté d'un labo universitaire.

A+

Fred

Est-ce que tu connais un compte-rendu d'expérience pour avoir une idée de la puissance nécessaire ?

Je pensais à un projecteur LED de 100W ou un vidéoprojecteur (donc un équipement d'école) avec un miroir pour projeter verticalement.

Modifié 8 septembre 2015 par Paul_Wi11iams

Fred_76 · 10 septembre 2015

Aucune idée. Il est clair que la pression radiative de la lumière va être sacrément faible et qu'il faut des frottements minimes.

Un contact d'horlogerie rubis sur rubis serait je pense le plus efficace. On trouve ça dans les vieilles montres mécaniques.

Après, pour l'ampoule, je pense qu'on peut en trouver de diamètres et d'épaisseurs variés dans les fournisseurs de laboratoires. Certains labos universitaires font leurs propres équipements en verre (ils en font peut être encore à l'ENSCP).

Paul_Wi11iams · 10 septembre 2015

Aucune idée. Il est clair que la pression radiative de la lumière va être sacrément faible et qu'il faut des frottements minimes.

Un contact d'horlogerie rubis sur rubis serait je pense le plus efficace. On trouve ça dans les vieilles montres mécaniques.

Après, pour l'ampoule, je pense qu'on peut en trouver de diamètres et d'épaisseurs variés dans les fournisseurs de laboratoires. Certains labos universitaires font leurs propres équipements en verre (ils en font peut être encore à l'ENSCP).

merci Fred !

Comme tu n'as pas évoqué de faille de conception dans l'idée proposée, je pense que tu n'en a pas vue d'emblée.

Vu le marché hors de question d'arguer que fabriquer en série de 5000 ça descendrait à quelques roros vu qu'une grosse série n'intéresserait personne.

C'est bien le prix du seul proto qui doit couter moins de 1000E matériel compris (pompe à vide...)

Ajoutes à ça que le réseau de diffusion de l'info est plutôt confidentiel et tu as un concours qui n'intéresse personne

Merci car c'est la critique qui mène en avant !

Je pense que le concours a échoué parce qu'une réalisation est un travail en série d'atelier ou usine. Tout prototype à l'unité est par nature cher.

Un particulier peut fournir une conception, pas une réalisation (comme pour la remarquable invention de wagons rail surbaissés pour poids lourds qui a été proposé par un particulier et réalésé industriellement).

Dans le monde actuel, le particulier ne chercherait même pas à déposer un brevet, mais espérerait jouir d'un droit d'auteur.

Pour la réalisation, je pense que le mieux est de tourner vers un fabricant produisant déjà le radiomètre de Crookes. Et 5000 me semble réaliste pour une série destinée à un marché scolaire. Du moment où l'équipement de fabrication existe déjà.

Avant d'y aller, et par acquit de conscience, est que Leimury ou d'autres voient une erreur de concept dans la proposition esquissée ci dessus ?

Albuquerque · 13 septembre 2015

La force due à la pression de radiation vaut 0,3 milligramme-force par kilowatt de rayonnement, ou le double si réflexion sur l'obstacle. Il faut se débrouiller avec cette valeur.

Si on oublie la valeur 0,3 mgf/kW, on peut la retrouver simplement :

- la puissance est le produit de la force par la vitesse

- on retrouve donc la force en divisant la puissance par la vitesse

- donc, on divisant 1000 W par la vitesse de son déplacement, 300 millions de mètres/seconde, avec résultat en newtons qu'il n'y a plus qu'à convertir en milligrammes-force.

J'entends déjà ceux qui vont dire que je n'ai reine compris à la relativité restreinte... Qu'ils se méfient...

charpy · 13 septembre 2015

concernant l'objectif du projet je trouve qu'il n'y a pas de problème : assembler un "kit" à partir de matériel existant est à la portée de n'importe quel fournisseur qui voudra bien s'en donner les moyens (objectif de rentabilité).

ce qui me parait bien plus compliqué c'est de mettre en évidence un effet aussi faible et souvent négligeable devant les autres perturbation... soit il faut une grande puissance lumineuse, soit il faut un système de mesure extrêmement précis (et fragile) type pendule (mais il y a peu de chance de mettre ça un jour entre les main d'élèves).

Par expérience la science à l'école se contente très souvent d'expérience biaisées qui semblent mettre un évidence un effet alors que la réalité physique est tout autre. Le radiomètre de crook en est l'exemple car il est souvent montré en classe comme démonstration de la pression de radiation. je l'ai vécu et pour le gamin que j'étais en terminale S, ça suffisait amplement.

A l'école primaire faut voir ce qu'ils se permettent...

j'ai vu l'expérience du ballon de baudruche qui coiffe une bouteille, "démontrer" que l'air chaud monte... comme une montgolfière...

dans le même style "la pate à modeler flotte lorsqu'on l'étale car elle est portée par une plus grande surface"

.P1020088_m.jpg

en fait il y a 2 cas possibles : la tension superficielle et l'existence de bulles d'air dessous ou de creux d'air au dessus qui font réduire la masse volumique apparente.

Modifié 13 septembre 2015 par charpy

Albuquerque · 13 septembre 2015

Ma parole, Charpy, tu découvres la politique !

La tension de surface permet de faire flotter une tôle d'acier ou des rondelles d'alu telles que des monnaies.

charpy · 13 septembre 2015

c'est vrai, c'est un peu pareil

d'ailleurs je me demande bien s'il va enfin sortir quelque chose à la hauteur de la Nième conférence sur l'environnement.... après Stockholm, bale, rio, kyoto...

dans tous les domaines c'est comme si on plantait un arbre pour 100 de coupé... j'ai pas l'impression que ça serve à grand chose à part se laver la conscience. :be:

Fred_76 · 14 septembre 2015

Pour une surface parfaitement absorbante, pour la longueur d'onde considérée, la pression de radiation Pa en N/m² exercée par un flux de lumière E exprimé en W/m² arrivant avec un angle alpha sur la surface est égale à :

Pa = (E/c) x cos² alpha

c est la vitesse de la lumière dans le vide en m/s.

Si la surface est parfaitement réfléchissante, on a la pression Pr telle que :

Pr = 2 x (E/c) x cos² alpha

On voit donc que Pr=2xPa

Ce déséquilibre peut suffire à faire tourner les ailettes du radiomètre de Crookes.

Si l'on prend par exemple une ailette de 1 cm² qu'on illumine avec un laser de 1W focalisé sur toute la surface de l'ailette (E=10000 W/m² =>Pr=3.34 10^-5 N/m²), la force exercée sur l'ailette quand elle sera perpendiculaire au faisceau sera de 0.34 microgrammes sur le coté absorbant, ou de 0.68 µg sur le coté réfléchissant.

On constatera donc que les ailettes tourneront plus vite si l'on dirige le laser sur le coté réfléchissant que sur le coté absorbant.

Si on dirige en même temps deux lasers de même puissance, l'un sur le coté absorbant, l'autre sur le coté réfléchissant, les ailettes tourneront, comme si elles étaient poussées par le coté réfléchissant. Avec la pression radiative (excitation des molécules d'air quand le vide n'est pas assez poussé), elles tourneront dans l'autre sens (poussées par le coté absorbant).

Pour réduire le frottement des ailettes, il faut :

- un vide poussé dans le tube

- un axe pointu en acier trempé s'appuyant dans une coupelle en rubis, les deux récupérés dans un mouvement de montre de bonne qualité

Je ne sais pas si un laser de 1W sera suffisant. Il faudra certainement un laser plus puissant et des ailettes ultra légères.

Attention toutefois, dans ce qui est écrit ci-dessus, je n'ai pas tenu compte de la pression de radiation par émission.

La surface réfléchissante aura une émissivité très faible et va donc s'échauffer rapidement (le peu d'énergie qu'elle va absorber ne va pas pouvoir s'échapper) alors que le coté absorbant est très émissif. La température va bien grimper car on n'a pas de transfert thermique dans le vide du tube... Il va donc y avoir une contre pression opposée à la pression de radiation par réflexion. Cette pression dépend des propriétés des matériaux retenus (leur émissivité, leur capacité thermique) et de la température de l'ailette. Il est donc possible que quand on éclaire le coté réfléchissant, les ailettes tournent moins vite voire même ne tournent pas ou tournent dans l'autre sens ! Par contre la pression de radiation par émission agit dans le même sens que la pression de radiation par absorption quand on éclaire les ailettes du coté absorbant, ça tournera plus vite.

L'effet Yarkovski, qui perturbe de façon notable les trajectoires des satellites interplanétaires et des astéroïdes est un effet de ces forces.

L'idéal est donc de trouver des revêtements réfléchissants et absorbants qui ont la même émissivité pour la longueur d'onde du laser, de cette façon, la pression de radiation par émission sera la même des deux cotés et son effet sera nul.

Bref, ça devient tout de suite compliqué !

Modifié 14 septembre 2015 par Fred_76

Paul_Wi11iams · 15 septembre 2015

merci à tous.

Je dois avouer avoir loupé la lecture de cette partie du forum pendant quelques jours :wub:

Charpy, j'aimais bien tes remarques en #13. Quand j'étais à l'école dans les ans 1960 on a prouvé beaucoup de choses. On a même prouvé l'impossibilité de la téléphonie mobile sur la foi de la limite du nombre de fréquences à disposition.

Il devrait être possible de chiffre le modèle d'après la contribution de Fred.

Le problème serait de chiffrer la résistance mécanique d'un pivot à rubis.

Mais, au fait, pourquoi pas une suspension magnétique passive ?

Il me semble que ça existe pour les petits ventilateurs d'ordinateur.

Il me semble que l'effet YORP (auquel je n'avais pas pensé) n'est pas un effet parasite parce qu'il concerne toujours la pression des photons. Mais dans le système proposé, le choix d'éclairer le long de l'axe de rotation, simplifie la donne. Car il n'y a pas de face tantôt éclairée tantôt à l'ombre.

Une particularité du système est que la lumière incidente n'a aucun effet sur la rotation. Seule la lumière réfléchie est agissante. L'autre particularité est que le déséquilibre donnant la force résultante vient bien de la différence entre une surface réfléchissante et une surface transparente. Il n'y a pas de différence d'absorption donc pas de différence d'échauffement.

De même, le fait d'avoir le miroir encapsulé entre deux lames de verre fait un matériau unique en contact avec les résidus d'air dans le flacon. La masse de verre se stabilisera à une température unique et tout effet de contact moléculaire serait le même sur les deux faces.

Modifié 15 septembre 2015 par Paul_Wi11iams

Fred_76 · 15 septembre 2015

La suspension magnétique risque d'engendrer des perturbations en donction du matériau retenu pour les ailettes...

Paul_Wi11iams · 15 septembre 2015

La suspension magnétique risque d'engendrer des perturbations en donction du matériau retenu pour les ailettes...

Justement, j'évite des ailettes en préférant un sandwich de deux lames de verre penchée à 45° et perpendiculaire à l'axe. C'est aussi un choix de simplicité.

Et comme j'ai expliqué, c'est aussi pour neutraliser l'effet d'hélice.

Du principe de électromagnétique qui est celui de la réflexion, tout miroir est forcement conducteur. Pour limiter les courants de Foucault, la couche d'aluminium est la plus fine possible. L'argent (le métal) serait uns solution intéressante et économiquement abordable vu la minceur de la couche réflectrice. La colle d'assemblage serait celle de la microscopie. Je viens d'apprendre le terme "hardset mount" pour une colle permanente.

Après avoir ainsi réussi à limiter le nombre d'éléments métalliques à un, il semble qu'il serait judicieux d'éviter les aimants qui sont également encombrants. Donc, oui, l'usage des roulements classiques serait peut-être mieux.

Voici la version que je pense envoyer vers ces messieurs allemands à l'origine du concours au cas où il s'en intéressent encore, puis ensuite vers les fabricants de radiomètre.

Modifié 15 septembre 2015 par Paul_Wi11iams

Leimury · 15 septembre 2015

Et ensuite tu inventes une machine à remonter le temps pour retourner en 2012 ?

:dragon:

Là tu te lances dans une étude à la Perpetuo Mobile et tu devrais peut être laisser tomber.

Bon ciel

Modifié 15 septembre 2015 par Leimury

Fred_76 · 15 septembre 2015

Paul, les frottements sur les roulements seront disproportionnés par rapport aux forces en jeu (action d'à peine un demi microgramme par centimètre carré). Un contact ponctuel d'une pointe acérée en acier trempé ou en verre sur un matériau très dur, comme le coryndon (rubi, saphir au choix) est ce qui se fait de mieux. Si on avait trouvé mieux, les horlogers l'auraient trouvé eux aussi ! Oublie aussi les lubrifiants : on a besoin d'un vide poussé. Dans le vide, les lubrifiants vont s'évaporer et cela va flinguer le vide et flinguer la lubrification !

Ton système est sacrément lourd aussi, avec des plaques de verre, de la colle, des plaques d'alu... Sans compter le fil qui va résister au mouvement par sa simple rigidité. Vaincre cette inertie va demander beaucoup d'énergie que le phénomène à mettre en évidence n'a pas. L'ampoule de Crookes ne contient que des éléments ultra légers et pour mettre en évidence la pression de radiation de la lumière il faut aller encore plus loin dans le gain de poids. Dans ces conditions le principe le plus simple et basique est aussi souvent le plus efficace.

Modifié 15 septembre 2015 par Fred_76

Paul_Wi11iams · 15 septembre 2015

Paul, les frottements sur les roulements seront disproportionnés par rapport aux forces en jeu (action d'à peine un demi microgramme par centimètre carré). Un contact ponctuel d'une pointe acérée en acier trempé ou en verre sur un matériau très dur, comme le coryndon (rubi, saphir au choix) est ce qui se fait de mieux. Si on avait trouvé mieux, les horlogers l'auraient trouvé eux aussi ! Oublie aussi les lubrifiants : on a besoin d'un vide poussé. Dans le vide, les lubrifiants vont s'évaporer et cela va flinguer le vide et flinguer la lubrification !

Ton système est sacrément lourd aussi, avec des plaques de verre, de la colle, des plaques d'alu... Sans compter le fil qui va résister au mouvement par sa simple rigidité. Vaincre cette inertie va demander beaucoup d'énergie que le phénomène à mettre en évidence n'a pas. L'ampoule de Crookes ne contient que des éléments ultra légers et pour mettre en évidence la pression de radiation de la lumière il faut aller encore plus loin dans le gain de poids. Dans ces conditions le principe le plus simple et basique est aussi souvent le plus efficace.

C'est vrai que dans la vie de tous les jours, quand je veux faire "léger", je limite mon chargement de carburant à 500kg pour ne avoir a expliquer aux gendarmes, un dépassement des 38 tonnes autorisées pour l'ensemble. Pour revenir au cas présent, il y a un petit changement d'échelle. Donc à voir les options pour le verre mince (mica ?), et les épaisseurs de feuille d'argent disponibles. Pour la colle, il paraît que l'épaisseur est influencée par la dilution.

Quant à l'axe, on peut la supprimer en mettant les roulements directement sur des plots de colle en biais sur la plaque. Ce qui fait rajouter une tige en verre fixe pour porter chaque roulement. J'ai édité le croquis. Merci pour la remarque ! Ça fait aussi gagner en transportabilité (chocs).

Pour la puissance, je pensais bien à un éclairage solaire (ce qui amène la question de dilatation des composants. Sur ce forum, j'ai vu que les gens parlent de installer un radiomètre en des lieux improbables comme au four ou au frigo.

Toute énergie radiative absorbée et ré-irradiée devrait être omnidirectionnelle donc neutre par rapport au rendement de l'appareil.

Pour l'inertie mécanique en fonctionnement, y a t-il un réel problème si la mise en rotation prend un heure ? Ce qui laisse aussi le temps pour permettre la stratification du reliquat d'air dans le bocal.

Limiter la masse en rotation servira d'abord à limiter l'appui sur le roulement.

Je n'avais pas envisagé de lubrifiant, pas seulement pour cause d'évaporation mais parce qu'à une échelle nanométrique, un lubrifiant pourrait agir comme une sorte de mélasse et tout coller.

C'est vrai que pour aborder ce problème, il y a un changement de paradigme par rapport à notre échelle habituelle. Et ce n'est pas mal de prendre le temps pour apprendre les desiderata de cette échelle de travail. Je m'y emploie, mais à temps perdu !

Et ensuite tu inventes une machine à remonter le temps pour retourner en 2012 ?

Là tu te lances dans une étude à la Perpetuo Mobile et tu devrais peut être laisser tomber.

Bon ciel

à 404 affichages (non, il n'y a pas d'erreur 404) pour une topic qui qui est dans sa première quinzaine, on peut déjà dire que ça sert à amuser la galerie (dont nous faisons tous partie). Et dès qu'on commence à rajouter des annotations en anglais dans un sujet, le nombre de lectures se mettra à grimper par un effet mécanique d'audience.

Modifié 15 septembre 2015 par Paul_Wi11iams

olivdeso · 22 septembre 2015

Feuille d'or?

Fred_76 · 22 septembre 2015

Paul, sans vouloir te fâcher, j'ai du mal à comprendre ton schéma. Ton sandwich en verre va peser une tonne face aux forces mises en jeu et sa tenue en équilibre sur les gouttes d'araldite ne va pas âtre simple.

Le systeme des 4 ailettes dans l'ampoule de Crookes n'est en contact que sur une seul point, c'est la pesanteur qui assure l'équilibre (le barycentre est situé sous le point de contact). Un seul point de contact permet de minimiser les frottements.

Avec ton système, tu as nécessairement un point de contact en bas et une ligne de contact en haut donc bien plus de frottements. Mécaniquement, il y a hiatus.

dlasserre17 · 22 septembre 2015

et en utilisant les polaritées magnétique (la levitation magnétique) ?

Paul_Wi11iams · 22 septembre 2015

et en utilisant les polaritées magnétique (la levitation magnétique) ?

Je croyais voir dans l'image une expérience avec des supraconducteurs, mais sinon, oui, pourquoi pas un support aimanté. J'avais commencé à lire sur les roulements magnétiques, mais dans les applications comme les ventilateurs d'ordinateur, il paraît qu'ils sont "actifs" avec un champ produit par électroaimants, pas envisageable ici. Et puis, comme Fred a dit

La suspension magnétique risque d'engendrer des perturbations en fonction du matériau retenu pour les ailettes.

J'ai préféré rester classique dans un premier temps avec une paire de roulements en saphir de part et l'autre de la lame de verre.

D'ailleurs le post de Fred m'a montré que j'avais oublié d’étiqueter les roulements, ce qui portait à confusion.

sa tenue en équilibre sur les gouttes d'araldite ne va pas âtre simple.

Je viens de les marquer sur le croquis ci dessus. L'araldite sert à fixer les roulements sur le verre qui est en biais.

Ton sandwich en verre va peser une tonne face aux forces mises en jeu

Je vais voir pour ce qu'on peut faire avec une feuille de mica. Mais il faudrait faire déposer une couche d'argent sur les deux faces d'une extrémité de l'ailette... et que l'autre extrémité soit suffisamment transparent.

Avec ton système, tu as nécessairement un point de contact en bas et une ligne de contact en haut donc bien plus de frottements. Mécaniquement, il y a hiatus.

Pourquoi une ligne de contact ?

Le poids porte sur la pointe du roulement d'en dessous.

Le roulement supérieur, aussi une pointe, sert pour la stabilité.

Certaines mécaniques de montre, avec de multiples pignons, sont justement prisonnières entre deux plans métalliques, ce qui est bien plus compliqué et très difficile à assembler. Chaque roue porte sur deux points et il faut tout enfiler en même temps.

Mais si tu connais une image de coupe d'un radiomètre avec un seul point, je veux bien le voir. Il serait possible d'adapter mon schéma à ce fonctionnement, mais la construction sera plus compliquée.

Modifié 22 septembre 2015 par Paul_Wi11iams

Leimury · 22 septembre 2015

la force exercée sur l'ailette quand elle sera perpendiculaire au faisceau sera de 0.34 microgrammes sur le coté absorbant, ou de 0.68 µg sur le coté réfléchissant.

OK

Paul_Wi11iams · 22 septembre 2015

Envoyé par Fred_76 Voir le message
la force exercée sur l'ailette quand elle sera perpendiculaire au faisceau sera de 0.34 microgrammes sur le coté absorbant, ou de 0.68 µg sur le coté réfléchissant.

OK

merci Leimury pour le peer reviewing de Fred !!

Dans le système proposé, il n'y a pas de côté absorbant.

Il y a un bout réfléchissant et un bout transparent.

Comme la lumière incidente est le long de l'axe de rotation, on ne retient que la lumière réfléchie tangentiellement, donc 0,34 µg.

J'ai compris donc 0,34 µgF (3,4 * 10^-10 Newtons)

Modifié 22 septembre 2015 par Paul_Wi11iams

Fred_76 · 22 septembre 2015

J'ai préféré rester classique dans un premier temps avec une paire de roulements en saphir de part et l'autre de la lame de verre.

Un roulement, c'est ça :

Un contact ponctuel, c'est une aiguille qui appuie dans une coupelle en rubis (comme les axes des montres).

On n'a pas besoin dans l'application présente d'un contact guidé sur les cotés donc le rubis n'a pas à être percé sur toute son épaisseur.

Par contre, tout comme dans l'ampoule de crookes, il faut placer le support dans un petit tube suffisamment près de la paroie supérieure de l'ampoule pour éviter de déboiter le système d'ailettes lors des manutentions...

Leimury · 22 septembre 2015

0,34 micro grammes, même pas milligrammes

Une des plus petites fourmis c'est de l'ordre du mg, 1000 micro-grammes, 3000 fois plus lourd que ce que vous voudriez mesurer.

Bonne chance

Modifié 22 septembre 2015 par Leimury

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défi proposé pour démo de pression radiative

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