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Mécanique du vol: Avions – Hélicoptères

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L’homme sait marcher, l’homme sait nager, mais l’homme ne sait pas voler. Pour y parvenir, il a imaginé diverse machines volantes. Nous allons étudier l’hélicoptère et l’avion.

Comment vol l’avions et l’hélicoptère, et quel sont les solutions technologiques apporté pour y contribuer ?

Nous allons nous intéresser, dans cet article, à la mécanique du vol.

 

L’avions.

Pour voler, l’avion utilise sa voilure (ailes). Celle-ci sont bondé sur le dessus et non symétrique. Le principe consiste à accélérer l’air au dessus de l’aile, à crée une dépression sur le dessus, et une surpression sur le dessous, et donc de la portance.

Schéma explicatif sur l’origine de la portance d’une aile d’avion. (http://0320408577.free.fr/schema%20portance.bmp)

 

L’avions, pour créer cette portance, doit également avoir un vent relatif, qu’il se créer grâce à ses moteurs, allant du moteur à piston à hélice pour les avions Touriste, jusqu’au Turboréacteur des avions de chasse ou de ligne.

L’angle d’incidence, joue également un rôle dans la portance de l’avion. Attention, si cette angle d’incidence est trop grand, l’avion risque de décrocher et donc de chuter.

Schéma coupe d’une aile avec en représentation les forces exercé sur l’aile avec l’angle d’incidence. (http://idata.over-blog.com)

 

Pour se diriger, l’avion pivote autour de 3 axes de translation et 3 axes de rotation, grâce à des gouvernes et ailerons, les volets, servant en fasse d’atterrissages.

3 Rotation possible:

  •  Axe de Lacet : Gouverne de direction
  •  Axe de Tangage : Gouverne de profondeur
  •  Axe de Roulis : Ailerons latéraux

Schéma de représentation des axes de rotation d’un avion type Cessna (http://www.lavionnaire.fr)

 

En vol, plusieurs forces s’exercent sur l’avion : Le poids, la portance, la trainer, la traction.

  • Le poids : Il est dû à l’attraction terrestre. Cette force est dirigée vers le bas, toujours vers le centre de la terre, ce qui aura des impacts non négligeables lors de phase de décollage et d’atterrissage.

 

  • La portance : Elle est due à la dépression et la surpression sur les voilures de l’avion. Cette force s’oppose au poids.

 

  • La trainer : Elle est provoquée par la résistance aérodynamique d’un fluide sur un objet en mouvement. On la rencontre aussi bien sur une automobile qu’un avion. Elle a un impact lors des déplacements de l’avion.

 

  • La traction : est créé grâce aux moteurs de l’avion, qui généré un vent relatif, qui maintient grâce à la portance, l’avion en l’air. Cette force s’oppose à la trainer.

Schéma résumant toute les forces exercé sur un avion. (http://jonathan.daubin.info)

Type de moyen de propulsion d’un avion

Les avions peuvent être équipés de différent type de moteurs. Prenons deux exemple parmi les plus courants:

Moteur à pistons : fonctionne sur le même principe qu’un moteur à combustion de voiture. Le mélange air comprimé et carburant est enflammé et avec la détente des gaz, repousse le piston, qui entraine un axe, qui entraine une hélice, qui tracte ou propulse l’avion.

 

 

Turboréacteur : fonctionne sur le principe action-réaction. L’air est aspiré par une soufflante qui joue le rôle d’une hélice. L’air, comprimé arrive en chambre de combustion, puis mélangé à du carburant (kérosène), puis éjecté à très grande vitesse, ce qui propulse l’avions. Les avions de lignes, sont équipés de turboréacteur à double-flux, ce qui permet de minimiser le bruit.

Schéma Turboréacteur. (http://img175.imageshack.us)

 

L’hélicoptère

A la différence d’un avion, l’hélicoptère utilise une voilure rotatif, pour se crée une portance, ou un vent relatif. Le rotor en mouvement, constitué de pales, assure son déplacement et son maintien en l’air.

 

Les pales de l’hélicoptère, sont bombées symétriquement. Pour décollé, le pilote actionne le pas général pour orienter les pales, produire une portance qui soulève l’hélicoptère. Grâce à un système, l’articulation de battement, le pilote oriente les pales pour aller dans la direction souhaité.

Schéma force exercé sur un hélicoptère. (http://tpeaero.free.fr)

Mais le mouvement du rotor, engendre un nouveau problème. Le cockpit tourne lui aussi, mais dans le sens inverse du rotor.

C’est pour cela que les ingénieurs ont conçu le rotor de queue, afin d’annulé cette force responsable de la rotation du rotor et par conséquent, facilité la manœuvrabilité de l’hélicoptère.

Schéma représentant la force qu’exerce le rotor sur l’hélicoptère. (http://jeanpierre.rousset.free.fr)

Le TGV

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Le TGV, fleurons de la technologie française, et le train à grande vitesse célèbre pour ses record de vitesse, le dernier datant du 24 avril 2007 avec une vitesse de pointe de 574,8km/h. En vitesse de croisière, le TGV circule à 300km/h, mais sur les nouvelles “ligne grande vitesse”,  il est prévue de faire circuler les trains à 320km/h.

Quel puissance faut t-il pour lancer un TGV à pleine vitesse , et quel sont les limites qui empêcherai de faire circuler les TGV à plus de 300 km/h ?

 Nous étudierons dans cette article l’aspect motorisation du TGV ainsi que les limites de celui-ci. Nous verrons également les différent types de TGV.

Moteur du TGV

Après l’abandon de conception du TGV à gaz à la suite du choc pétrolier, la SNCF se tourne vers l’électricité. Ainsi naît le TGV Paris Sud Est (noté PSE) en 1981 doté de moteur à courant continu, puis dans les années 90, des moteurs à courant alternatif. Il y a un moteur par essieux, 4 par motrice, soit 8 pour une rame simple, et 16 pour une double rame. L’électricité et capté par le pantographe dans la caténaire. Un pantographe pèse 750 kg

Schéma fonctionnement d’un pantographe (http://gparam.free.fr)

 

Fonctionnement du moteur et type de courant qui alimente les moteurs

 Le TGV PSE est une rame bi-courant capable de fonctionner aussi bien sur les lignes classiques utilisant un courant continu de 1500 Volts (noté C.C.). Sur le nouveau réseau construit spécialement pour lui utilisant un courant alternatif de 25000V de fréquence 50Hz ce qui lui permet d’être plus puissant. Le TGV PSE fournit alors une puissance de 6450KW sur son réseau spécial.

TGV PSE : rame bi-courant

1500 VDC sur lignes classiques, 25 kV AC 50 Hz sur LGV (plus puissant)

TGV sur 1500V DC : alimentation du moteur avec hacheur (modulation PWM).

Schéma d’un moteur TGV Triphasé. Les bobines à la périphérie sont alimentés en courant alternatif, légèrement décalé. Ce décalage permet de faire tourner la bobine centrale, car comme des aimants, les polarités des bobines se repousse. (http://tpe-tlm-sfa-bam.e-monsite.com)

 

Capacité du TGV a circulé sur d’autre réseau ferré, ….

Sur le nouveau réseau construit spécialement pour lui utilisant un courant alternatif de 25000V de fréquence 50Hz ce qui lui permet d’être plus puissant.

Les moteurs synchrones fonctionnent en courant continu, on les utilise car ils sont capables de maintenir un régime constant précis de part leur fréquence de rotation. Dans le cas du TGV, il est alimenté sur les lignes grande vitesse en courant 25000V; 50Hz.

Besoins énergitiques du TGV

L’électricité dans la caténaire, capté par le pantographe arrive dans la motrice vers des transformateur qui font passé la tension de 25 000V à 1800V pour la rendre utilisable par les moteurs. Cette énergie entraine également un alternateur afin de produire de l’électricité pour subvenir au besoins du Train, comme le 230V, alimenter les lumières, etc…

Etude des différents moteurs des différents TGV existant ( Thalys, Eurostar, Duplex, POS, PSE, Atlantique….

Les TGV,  Thalys, Eurostar, POS, peuvent capter plusieurs types de courants électrique, étant donné qu’ils circulent dans toutes l’Europe et que le courant est différant d’un pays à un autre.

TGV

Type moteur

Type courant

POS

8 moteur synchrones

Alternatif

Eurostar

12 moteurs triphasés asynchrones

Alternatif

Thalys

8 moteurs triphasés asynchrones

Alternatif

Duplex

8 moteur synchrones

Alternatif

Cependant, une motrice d’Eurostar, de Thalys ou de POS, couteux deux fois plus cher qu’une motrice standard de TGV Atlantique, Duplex ou PSE.


Limite du TGV

Les TGV ne peuvent dépasser actuellement 300km/h en raison de plusieurs phénomène physique:

  • Le mur de la caténaire: Il s’agit d’une onde mécanique qui se propage le long de la caténaire, bien avant le train. Si le TGV va plus vite que l’onde, il la rattrape, et se retrouverai dans le creux de l’onde, et ses système de sécurité ferai dijoncter les moteurs, et le train s’immobiliserait.
  • Puissance moteur: Pour dépasser les 300km/h, il faudrait remplacer les moteurs actuel par des moteurs plus puissant et probablement qui consomme plus d’énergie.
  • L’aérodynamisme: Pour plus de vitesse sans frottement, il faudrait revoir les formes aérodynamique du TGV, repartir de zéro sur la conception de la forme.

Les Voitures du présent, on connait bien, mais comment seront les voitures du futur ?

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A quoi va ressemblé la voiture du futur ?

C’est une question qui revient souvent aussi bien dans les pensées des gens que pour les constructeurs. La voiture du futur reste et restera toujours un sujet qui fait rêver. Avec l’informatique et la visualisation facile grâce aux logiciels en 3D, on peux créer des voitures du futur, ce qui nous donne un aperçut. Quel sont les critères pour réaliser une voiture optimal ?

 

Voiture Audi, telle que l'on peut l'imaginer dans le futur

Depuis l’invention de l’automobile, les constructeurs n’ont cessé de perfectionner les voitures, les rendent moins polluantes, plus performantes, moins consommatrices en carburant.

Pour réduire la consommation, il faut que la voiture gagne en légèreté  et en aérodynamisme, ce sont les deux bases fondamentales.

 

La question de l’aérodynamisme vient du fait que sur terre, lorsqu’une voiture se déplace, elle rencontre le frottement de l’air, phénomène qu’on ne rencontre pas dans l’espace du à l’absence d’’air. La résistance de l’air, est un frottement fluide.

Celle de la légèreté, vient du fait que sur terre la voiture, pèse son poids, se poids et dû à la gravité qui attire la voiture vers le centre de la terre, et plus elle est lourde plus il faudra une grande énergie pour la déplacer, ce que l’on ne rencontre pas non plus  dans l’espace grâce au vide sidérale.

 

Contrairement à un usage route, l’aérodynamique à peu d’importance en ville, dû à la  faible vitesse.  Rendre une voiture aérodynamique nécessite des carénages encombrants. C’est plus avantageux de le faire pour la route.

Essai en soufflerie pour comprendre et étudier la forme aérodynamique d'une voiture

Il y a aussi le problème de la consommation. Actuellement, nos voitures roulent avec des énergies fossiles qui polluent en émettant des particules, et des gaz à effet de serre.

Un autres problème aussi à ne pas négliger, le problème du frottement entre les pneumatiques de la voiture et la route. La résistance du roulement, est un frottement solide, donc indépendant de la vitesse

Le problème de l’électrique est de pouvoir le stocker, il faut pour cela des batteries volumineuse qui pèsent lourd, donc qui pose un problème au niveau du poids et aussi vis-à-vis de l’autonomie plus faible. Une voiture électrique convient mieux pour la ville, du au distance courte, et aussi du fait qu’une voiture thermique pollue plus en ville. De plus le moteur thermique se dégrade avec le temps et son rendement et plus faible (25%) qu’un électrique (70%). Cependant il faut recharger la voiture électrique, et l’énergie est produite dans des centrales au fioul ou au charbon ce qui pollue.

Voiture Mia du LP2I

Certain projets vise à utiliser l’énergie solaire sur les voitures ou de l’hydrogéné. Cependant, pour utiliser l’hydrogène, il faut de grand réservoir, qui pèsent très lourd et pour le solaire, il faut une grande surface de panneaux solaire.

 

Conclusion

Actuellement, les chercheurs tentent d’améliorer les voitures existantes, et de trouver de nouvelles solutions de remplacement. La voiture du futur reste un problème majeur de par sa conception, son autonomie, ses performances, et sa consommation d’énergie. Avec le réchauffement climatique, et avec raréfaction des énergies fossiles, il devient urgent de trouver des solutions de remplacement.

 

La voiture électrique Mia

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Nous avons étudié en classe, la voiture électrique Mia. Et nous nous sommes posés la problématique suivante:

Quelle sont les solutions retenues par le constructeur, pour rendre la Mia plus compétitive ?

La voiture électrique Mia - http://www.automobile-propre.com/wp-content/uploads/2011/12/mia.jpg

Tous d’abord, nous avons fait une estimation générale des exigences des futurs clients. 

Exigence client :

  • Prix/qualité

  • Taille de la voiture en fonction des besoins,

  • Performance de la voiture/autonomie/consommation,

  • Équipements/confort,

  • Design,

  • Crash-test/sécurité,

Solutions retenue par le constructeur de la Mia

 Prix

Une Mia coûte environs 19500 euro

  • Bonus de 5000 euro sur le prix de départ.

Taille de la voiture

L'intérieur de la Mia version 3 place - http://img.over-blog.com/500x297/0/58/99/49/electrique/Heuliez/Mia-Electric-interieur.jpg

La Mia existe en plusieurs versions

  • 3 places,

  • 4 places,

  • Utilitaire 

Autonomie (Puissance moteur: 18 kW( 24,5 ch) )

  • Entre 80 et 130km pour une vitesse max de 110km/h

  • Branchée sur du 230 V, 2h30 de recharge pour la version 80km

  • Branchée sur du 230 V, 3h de recharge pour la version 130 km

La Mia peut avoir 230 km d’autonomie selon le type de batteries utilisées

Les avantages de la Mia

La Mia est plus compétitive en étant plus spacieuse, par rapport aux voitures thermiques, elle est plus petite ce qui représente un avantage en ville pour les petits trajets, mais sa capacité de port est plus faible , la carrosserie est principalement en plastique ce qui la rend plus légère, ( 750kg pour la version 3 place, et 784 kg pour la version 4 place) mais plus vulnérable.

 Pour les trajets en ville, la Mia est parfaitement adapté pour les déplacements, court-trajet. Son autonomie étant suffisante. Elle répond très bien au besoin des urbain qui non pas forcément besoin d’une grosse voiture et de beaucoup de place, sachant que le nombre de passager moyen transporté dans une voiture étant de deux.

La Mia - http://lesnouvellesdecharente.com/Portals/0/la%20mia%20voiture%20electrique.JPG

 

En Conclusion

La Mia est une voiture essentiellement faite pour les urbains du à son autonomie suffisamment importante pour les trajets en ville de part sa petite taille, facile pour se faufiler dans les rues. La Mia sait s’adapter au demande des clients et est abordable par rapport à son prix. Niveau confort, la Mia est plus spacieuse qu’une voiture thermique

Cependant elle ne peut pas rivaliser contre une voiture thermique pour les longs trajets comme à la campagne.

Le constructeur mise surtout sur le fait que la Mia soit moins polluante et qu’elle puisse sans problème réalisé des petit trajet du à son autonomie adapté pour la ville.

Nice et La Rochelle sont les deux villes françaises à avoir bénéficié en premier des voitures électriques du constructeur de la Mia


Pollution de l’air

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Nous avons étudié en classe la pollution, les principaux facteurs de cette pollution, et les constituants. Intéressons nous à la formation de la pollution et à partir de quand l’alerte rouge est déclenchée.

Un peu d’histoire :

L’homme rejette dans l’atmosphère et cela depuis la révolution industrielle des polluants, des gaz à effet de serre, etc…. Mais depuis les dernières 50 ans, ces émissions n’ont cessé d’augmenter parfois avec un rythme élevé. Cette pollution n’est pas à négliger car elle a un impact aussi bien sur l’environnement que sur la santé.

Les polluants peuvent être classés en deux types : Les polluants ayant un impact direct sur l’environnement et ceux ayant un impact sur la santé des êtres vivants.

Le CO2 (Dioxyde de carbone), pose un problème majeur, car il s’agit d’un gaz à effet de serre, responsable du réchauffement climatique, c’est un gaz qui piège une grande partie de la chaleur émise du soleil qui nous atteint. Et ce gaz, empêche de renvoyer la chaleur vers l’espace.

Les polluants comme les particules,ou l’ozone, n’ont pas d’influence sur le réchauffement climatique, en revanche, elles nuisent à la santé. A court terme, si on est peu exposé, elles présentent peu de risque, mais à long terme elles peuvent entrainer des maladies pulmonaires, voire la mort si l’on est fortement exposé notamment chez les personnes fragiles. La pollution est une cause de surmortalité.

En Chine par exemple, on recense 750 mille décès par ans dû à la pollution de l’air, principalement dans les grandes villes. 400 mille en Europe. En France, c’est 40 mille personnes qui meurent à cause de la pollution, 50 mille sont atteintes d’insuffisance respiratoire, et 3.5 millions sont asthmatique.

La pollution de l’air tue 10 fois plus que les accidents de la route.

Le graphe secteur ci-dessous représente les principaux acteurs de pollution :

Sur ce graphe en secteur, nous pouvons voir les principaux émetteur (http://www.ec.gc.ca/doc/media/m_124/brochure/images/BR_fig3_s_f.gif s de polluant, l'industrie et 1er, suivit par les transports)

Mais comment cette pollution se forme-t-elle ?

Habituellement cette pollution est présente en permanence, mais avec le vent elle se disperse. Lorsqu’un anticyclone stationnaire s’installe, et que les températures sont presque caniculaires, généralement en été. Cette pollution stagne sur les villes et forme un nuage gris sale dans les villes, qu’on appelle smog. S’il n’y a pas de vent pour le dissiper, le smog stagne. De plus l’air frais en altitude empêche l’air polluée et le smog de s’élever ce qui accentue encore plus le phénomène. Ce smog agit comme une véritable serre dans la ville.

Voyez la différence entre le ciel bleu en haut et le smog, la nappe de brume grise. (http://chemwiki.ucdavis.edu/@api/deki/files/6346/=la-smog.jpg)

L’alerte rouge est déclenchée lorsque le seuil de polluant toléré est dépassé, soit 80ug/m3 (Microgramme par mètres cubes)

Lorsque l’alerte est lancée, les autorités prennent des mesures pour réduire les émissions de polluants, par exemple en limitant la vitesse sur les routes, en informant les populations par la télévision et la radio, etc…

Cependant les mesures prisent pour informer les populations ne sont pas assez efficaces.

En conclusion:

La pollution présente un réel danger pour l’environnement ainsi que pour la santé des êtres vivants. Si nous voulons minimiser les conséquences, nous devons trouver des énergies propres, non polluantes, et  le moyen de faire fonctionner des véhicules moins polluants.

Assemblage des LEDs

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Nous avons vue en classe le fonctionnement d’un rétro-éclairage à LED. Nous rappellerons dans cet article ce qu’est une LED et comment peuvent être assemblées les LEDs pour le rétro-éclairage.

Une LED, du terme anglais : Light-Emitting Diode, et une diode électroluminescente qui émet de la lumière lorsqu’elle est traversée par un courant électrique. La diode électroluminescente ne laisse passer le courant électrique que dans un sens, appelés le sens passant, l’inverse étant le sens bloquant. Elle produit une lumière monochromatique, c’est-à-dire qui émet un flux lumineux unique. C’est la longueur d’onde traversant la LED qui détermine sa couleur. Plus elle est élevé, plus la lumière émise virera vers le bleu, et inversement, moins elle est élevé, plus la lumière virera vers le rouge.

Le rétroéclairage est une technique d’éclairage par l’arrière permettant aux écrans, notamment ceux à cristaux liquide grâce à une source de lumière diffuse intégrée, d’améliorer le contraste de l’affichage et d’assurer ainsi une bonne lisibilité, même dans un lieu obscur ou mal éclairé. (http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9tro%C3%A9clairage)

Voici le symbole électrique de la LED :

Dans un rétro-éclairage, les LEDs peuvent être assemblé de deux façons, en série ou bien en dérivation.

Montage en série :

En série, le courant reste identique mais la tension est multipliée par le nombre de LED.

Montage en dérivation :En dérivation, le courant double, l’intensité reste la même.

Il est donc préférable d’élaborer un montage en série dans un rétro-éclairage, en effet le courant ne changeant pas en série, il est donc moins dangereux pour les utilisateurs. Un courant de plus de 1 ampère très dangereux, entraine une électrocution pouvant en entrainer la mort. Lorsqu’un courant traverse un récepteur, il y a toujours des pertes sous forme de chaleur, et plus le courant et intense, plus le récepteur chauffe, ce qui peux représenté des risques pour l’appareil et les utilisateurs.

Conclusion: Dans un rétro-éclairage, on privilégie le montage en série moins dangereux pour les utilisateurs et ainsi pour ne pas avoir un courant trop intense traversant le récepteur.

L’éclairage et les harmoniques

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Problématique: L’éclairage émet il une source de pollution ? Quel sont les différents types d’éclairement?

Pour répondre à cette problématique que nous avons vue lors d’une exposé en classe, étudions un phénomène appelé harmonique, et les récepteurs électriques qui en émettent:

Chronogrammes de représentation des harmoniques. Source:(http://www.djeproduction.fr/icono/image/croquis/harmonique.jpg

L’harmonique est un élément constitutif, un phénomènes périodique ou vibratoire. Le mot « harmonique » est souvent employé au masculin, mais il est aussi utilisé au féminin en sous-entendant la fréquence associée. Les courants harmoniques sont les composantes sinusoïdale d’un  courant électrique périodique décomposé en série de Fourier. Les harmoniques ont une fréquence multiple de la fréquence fondamentale, généralement de 50 ou 60 hertz dans les réseaux électriques.

Les harmoniques sont principalement généré par:

  • Démarreurs, variateur électronique
  • Onduleurs
  • Nombreuse lampes actuelle nouvelle génération
  • Convertisseurs de fréquence
  • Lampes à décharges

Les harmoniques perturbent le fonctionnement des appareils électriques, leurs protections et leurs moyens de communication.

Les effets peuvent être cependant à court-terme mais également à long-terme. Il peut engendrer un échauffement du matériel électrique aussi bien sur les conducteurs que semi-conducteurs.

L’éclairage émet deux types de lumière: L’incandescence, et la luminescence

L’incandescence est une énergie importé par agitation thermique, un exemple connue, le soleil. L’incandescence est un phénomène physique universel. L’incandescence est une émission de lumière due à la chaleur. En effet, tout corps chauffé suffisamment émet des rayonnements électromagnétiques dans le spectre visible ( à partir d’une certaine température).

Filament à incandescance. Source: g.over-blog.com/625x625/3/68/62/51/Marc-Daniel/incandescence.jpg

Filament à incandescence. Source: g.over-blog.com/625x625/3/68/62/51/Marc-Daniel/incandescence.jpg

 

 

La luminescence, tout les processus d’émission autre que l’incandescence. La luminescence est une émission de lumières dite « froide » par opposition à l’incandescence  qui elle est dite « chaude » : toute lumière est produite par le retour vers un état de moindre énergie des électrons excités et on parle de luminescence quand le mode d’excitation n’est pas le chauffage.

Tubes luminescents. Source:http://coxcorns.free.fr/bio/poissons16.JPG

 

 

 

On retient deux phase:

  • L’excitation: Les cortèges électroniques des atomes du corps, lorsqu’il sont excité émettent de la lumière.
  • La désexcitation: La lumière est produite selon la durée de persistance

On retrouve aussi d’autre mode d’éclairage autre que la luminescence ou l’incandescence, on les nomme fluorescence et phosphorescence

Tubes Fluorescents. Source:http://www.robotshop.com/Images/big/fr/4-lampes-fluorescentes-ccfl-12-parallax-bleu.jpg

La fluorescence est une brève durée (8 à 10 s), tous les états physiques, dépend peu de la température. Une molécule fluorescente  possède la propriété d’absorber de l’énergie lumineuse (lumière d’excitation) et de la restituer rapidement sous forme de lumière fluorescente (lumière d’émission). Une fois l’énergie du photon absorbée, la molécule se trouve alors généralement dans un état électroniquement excité, souvent un état singulet, que l’on note S0*. Le retour à l’état fondamental peut alors se faire de différentes manières : soit par fluorescence, soit par phosphorescence.

 

Rouleau de matière Phosphorescente. Source:http://www.blog-fimo.com/images/astuces/phosphorescent-fimo.jpg

La phosphorescence: durée plus longue( quelque seconde à plusieurs jours), observable dans les solides dû à la présence de défaut à l’échelle atomique. Le phénomène de phosphorescence proprement dit est dû, lui, à une autre réaction : il s’agit d’une suite de pertes d’énergie par des électrons qui ont été excités et qui retournent à des niveaux d’énergie plus bas. Le fait que cela se passe lentement relève du domaine de la mécanique cantique : le retour des électrons à leur état habituel concerne un passage interdit.

Source: (http://fr.wikipedia.org/wiki/Fluorescence), (http://fr.wikipedia.org/wiki/Phosphorescence), (http://fr.wikipedia.org/wiki/Luminescence), (http://fr.wikipedia.org/wiki/Incandescence)

En conclusion: Les récepteurs électriques émettent des harmoniques, qui peuvent être une source de pollution pour d’autre récepteurs sensible. Mais ces harmoniques ne sont produit uniquement lorsque le courant traversant le récepteur, n’est pas pas au plus élevé, et plus le courant sera élevé, moins il y aura d’harmonique produit. Les différents types d’éclairement peuvent engendrer des harmoniques.

Spectres lumineux des étoiles

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Problématique: Que nous apporte de connaître le flux lumineux de celle-ci?

Source: http://www.cieletespace.fr/files/imagecache/img_360x270/files/even

Pour répondre à cette problématique, revenons sur ce qu’est une étoile, et le principe qui nous les montrent dans leur étincelante luminosité, la nuit dans le ciel noir d’encre.

Une étoile est une sphère de gaz appelée plasma, dont le diamètre (plusieurs centaines de milliers de kilomètres) et la densité sont telles que la région centrale, le cœur atteint la température nécessaire (de l’ordre du million de kelvins au minimum) à l’amorçage de réactions de fusion nucléaire. Une étoile génère donc un rayonnement dans le spectre visible, au contraire de la plupart des planètes (comme la Terre) qui n’en émettent pas. Lorsqu’elles apparaissent à l’horizon, la nuit, elles reçoivent principalement l’énergie de l’étoile ou des étoiles autour desquelles elles gravitent.
Les étoiles froides rayonnent le plus gros de leur énergie dans les régions rouges et infrarouges du spectre électromagnétique. Ainsi elles apparaissent rouges. Les étoiles chaudes émettent surtout dans les longueurs d’ondes bleues et violettes, les faisant apparaître bleues ou blanches.
Plus une étoile est chaude, plus la longueur d’onde de son spectre lumineux virera vers une couleur bleue. C’est le cas des géantes bleues pouvant dépasser plusieurs fois,  voire même mille fois la taille du diamètre du soleil.

Source image ci-dessue:(http://c.imdoc.fr/private/1/private-category/photo/8327700832/11910521c19/private-category-136-a-3-img.jpg)

A l’inverse, les étoiles ayant une température de surface moins élevée, auront un spectre lumineux virant vers le rouge. C’est le cas des supers géantes rouges, qui sont des étoiles souvent en fin de vie.
L’analyse du spectre lumineux d’une étoile permet de connaître sa température et sa composition chimique.

Voici une image montrant la taille de géantes rouges par rapport à notre soleil.

Comparaison des étoiles par rapport à leurs tailles parmi les plus connus. Le soleil se trouve à coté de l'étoile Sirius. Source: (http://www.planet-techno-science.com/wp-content/upLoads/ws5.jpg)

Mais Antares n'est pas de loin la plus grosse des étoiles connues. Un univers de géantes. Source: (http://www.planet-techno-science.com/wp-content/upLoads/ws6.jpg)

diamêtre du soleil, alors maintenant, faite une comparaison avec la terre.

L'étoile la plus grosse découverte à ce jours, VV Cephei, 1900 fois le diamètre du soleil, alors maintenant, faite une comparaison avec la terre. Source:(http://www.planet-techno-science.com/wp-content/upLoads/ws7.jpg)

Pour donner une idée, le soleil à une température de surface de 5500°K (kelvin). Source: (http://media4.obspm.fr/public/FSU/pages_corps-noir/planckintro.png)

Vidéo sur les étoiles :Un univers de géantes

L’étude de se spectre permet également de repérer les Exos-planètes, ces planètes situées en dehors de notre système solaire. En effet, les exos-planètes tournent comme celles du système solaire, autour de leurs étoiles. Pour les repérer, il suffit de braquer les instruments de mesure sur l’étoile, et si une planète tourne autour de celle-ci, en passant entre l’instrument et l’étoile, il y aura une diminution de la lumière captée. Donc on peut en déduire qu’un corps céleste est passé. Pour savoir si c’est une planète, on mesure pendant un certain temps les spectres de l’étoile, et si la lumière diminue régulièrement, on en déduit qu’une planète tourne bien autour de l’étoile. On peut ainsi connaître sa période de révolution, et sa masse. Dans l’univers, tous les corps s’attirent, une planète attire donc son étoile.L’étoile tourne aussi autour d’un point invisible, le centre de masse. Si il y a une planète, l’étoile va plus ou moins se rapprocher de nous, et emmètre un spectre plus ou moins fort. Cette effet s’appelle l’effet Doppler:  L’effet Doppler est le décalage de  fréquence d’une onde acoustique ou électromagnétique entre la mesure à l’émission et la mesure à la réception lorsque la distance entre l’émetteur et le récepteur varie au cours du temps. Si on désigne de façon générale ce phénomène physique sous le nom d’effet Doppler, on réserve le terme d’« effet Doppler-Fizeau » aux ondes lumineuses. Cet effet nous permet d’affirmer qu’une planète tourne bien autour de cette étoile.

Vue d'artiste d'une exoplanète. Source: (http://www.futura-sciences.com/uploads/tx_oxcsfutura/Exoplanete_HD_209458b_NASAJPLCaltech.jpg)

Source:(http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89toile), (http://fr.wikipedia.org/wiki/Exoplan%C3%A8te), (http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Doppler-Fizeau)

En conclusion: Étudier le spectre nous permet donc de connaître la température d’une étoile, sa composition, et ainsi de savoir s’il elle abrite un système planétaire. Un article sur le spectre lumineux des planètes et Exoplanètes viendra compléter cet article.

Ecrans LCDs, Ecrans à DELs, la différence ?

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Quelle est la différence entre un écran à DELs, et un écran LCD ?

Pour répondre à cette question, revenons sur le principe d’un écran.

L’abréviation LCD, signifie: Liquid Cristal Display. L’écran LCD est composé de mini cristaux liquide. Lorsqu’il reçoit un courant, on dit qu’il est polarisé et il laisse passer la lumière, à l’inverse, lorsqu’il n’y a pas de courant, le cristal ne laisse pas passer la lumière émise. Lorsque la lumière passe, elle traverse également des sous-pixels, 3 exactement, de couleur rouge, bleu, vert, en s’ouvrant plus ou moins, les sous pixels, font passer plus ou moins de lumière, ce qui donne un rendu de couleur différente en fonction de l’ouverture.

Schéma de représentation des pixels, et sous pixels d'un écran LCD ( Source:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Liquid_Crystal_Display_Macro_Example_zoom_2.jpg/220px-Liquid_Crystal_Display_Macro_Example_zoom_2.jpg)

La lumière provenant du fond de la télévision, est émise par une source lumineuse. Dans la première génération de TV LCD, ce sont des tubes fluorescents qui émettent la lumière. Depuis le début, les TVs et les moniteurs informatiques à dalle LCD utilisent comme source de rétro-éclairage, des tubes fluorescents. De vulgaires néons en somme, dits CCFL (Cold Cathodes Fluorescent Lamps). Pratiques, simples à mettre en oeuvre et très économiques pour les fabricants, ils présentent cependant l’inconvénient d’offrir une lumière très vive, souvent trop chaude (dominante jaune) ou trop froide (dominante bleue), pas toujours très uniforme (les bords de l’écran sont souvent plus sombres que le centre) et surtout difficile à maîtriser.

Dans une télé à DEL, ce sont des DELs qui émettent la lumière, l’écran lui est toujours constitué d’un LCD, de cristaux liquides. L’avantage des DELs, c’est une consommation fortement réduite, et un allumage instantané, alors que des tubes fluo nécessitent plusieurs secondes pour s’allumer. Le rendement lumineux dépend de la conception de la LED. Pour sortir du dispositif

Le tube fluorescent d'un écran LCD de 15 pouces d'un PC portable. Son circuit d'alimentation derrière. (Photo LP2I).

(semi-conducteur puis enveloppe externe en époxy), les photons doivent traverser (sans être absorbés) le semi-conducteur, de la jonction jusqu’à la surface, puis traverser la surface du semi-conducteur sans subir de réflexion et, notamment, ne pas subir la réflexion totale interne qui représente la grosse majorité des cas. Une fois arrivé dans l’enveloppe externe en résine époxy (quelquefois teintée pour des raisons pratiques et non pour des raisons optiques), la lumière traverse les interfaces vers l’air à incidence proche de la normale ainsi que le permet la forme de dôme avec un diamètre bien plus grand que la puce (3 à 5 mm au lieu de 300 micromètre). Dans les diodes électroluminescentes de dernière génération, notamment pour l’éclairage, ce dôme plastique fait l’objet d’une attention particulière car les puces sont plutôt millimétriques dans ce cas et le diagramme d’émission doit être de bonne qualité. À l’inverse, pour des gadgets, on trouve des LED quasiment sans dômes

Les TVs à tube ,n’ont cependant pas finit d’exister, les fabricants ne cesse de les perfectionner.

Information du site (http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cran_%C3%A0_cristaux_liquides; http://fr.wikipedia.org/wiki/Diode_%C3%A9lectroluminescente_organique)

En conclusion, la TV LED, est toujours un écran LCD, seul le rétro-éclairage, est la différence.