Décapsuler une bière pour les 1337

Aujourd’hui, il faisait 304,15 K à Paris. Avec un temps aussi radieux, rien de mieux qu’une bonne bière bien fraîche tout en s’étalant sur une pelouse bien entretenue… Bref, tout va pour le mieux sauf que – Ô désespoir – la capsule ne se dévisse pas. Vous n’avez pas de limonadier, et vous ne connaissez pas le trick du briquet. Heureusement, il y a toujours une solution !

Que la force soit avec toi !

Regardons la bouteille de plus près : la capsule est engoncée dans le goulot. En faisant abstraction de ce fait (et en ignorant l’usage des torseurs), imaginons que la capsule tienne « comme ça » tout engardant la bouteille hermétique aux gaz. Cet état d’équilibre peut être décrit par une loi fondamentale de la mécanique classique : la première loi de Newton, aussi connue sous le nom de « Principe Fondamental de la Statique » (PFS pour les intimes et les copies). Cette loi énonce que « Tout corps persévère dans l’état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n’agisse sur lui, et ne le contraigne à changer d’état », par force, il faut entendre force résultante. Car en effet, l’acceptation actuelle de cette loi est que si les forces s’exerçant sur un corps s’annulent, alors celui-ci reste en équilibre. Dans le cadre de la capsule, on peut énoncer que trois forces entrent en compte :

  • Le poids de la capsule : la capsule devant à peine peser 1 g, on aurait une force égale à 0,001 N. On peut négliger cette force, d’autant plus qu’on verra que les autres forces en compétition sont au moins 10 000 plus grandes.
  • La force résultant de la pression de l’air : la pression de l’air étant de 100 000 Pa et le diamètre d’une capsule classique étant de 2,5 cm, on peut donc calculer que la force exercée par la pression de l’air est de 49 N.
  • La force résultant de la pression du gaz surnageant dans la bouteille : d’après le PFS énoncé plus haut, on peut affirmer qu’elle est d’environ 49 N.

Petit schéma-bilan des forces s'exerçant sur la capsule

Maintenant, que faire des forces ? Si on veut faire bouger la capsule, il faudra rompre l’équilibre de manière à faire que l’une des forces soit supérieure à l’autre, de manière à créer une force résultante qui soit dirigée si possible vers l’extérieur de la bouteille. On peut donc:

  • Diminuer la pression atmosphérique : possible si vous êtes sorcier, chaman, marabout ou dieu…
  • Sinon, on peut essayer d’augmenter la pression du gaz surnageant ?

PV=nRT

La bière – je ne vous apprends rien – est une boisson gazeuse dans le meilleur des cas. Les bulles sont formées par une évaporation de dioxyde de carbone (formule chimique : CO2). En effet, la fermentation de la bière est dûe à des champignons microscopiques unicellulaires (Saccharomyces cerevisiae notamment), qui en l’absence de dioxygène produisent de l’alcool et du dioxyde de carbone. Ce dioxyde de carbone produit au contact de l’eau – et oui, y a de l’eau dans la bière ! – est dissous dans un certaine proportion dépendante de la pression du gaz surnageant. Cette proportion est déterminée par la loi de Henry. De manière générale, plus il y aura de CO2 dissous, plus la pression sera élevée. Il est donc temps de pousser ces putains de champignons à être plus efficace. Cependant la paroi de verre perturbe la communication… En revanche, l’énergie transite toujours, la chaleur notamment.

Donc en transmettant de la chaleur, comment pourrait-on faire péter la pression ? A cette question, la loi des gaz parfaits , énoncée en 1811 par Amedeo Avogadro, apporte une réponse mathématique :

Pression×Volume =nombre de moles × constante des gaz parfaits (R) × Température

nota: le nombre de mole est une unité employée pour compter les entités chimiques actives (atomes, ions, molécules) par paquets. Le nombre d’entité dans un paquet est égal à la constante d’Avogadro (souvent notée NA)

La bouteille constitue thermodynamiquement un « milieu fermé », ce qui signifie qu’il n’y a pas d’échange de matière (en d’autre terme, rien ne sort de la bouteille). Son volume reste constant, et R est par définition constant. Donc pour faire monter la pression, il nous reste plus qu’à faire monter la température.

Les solutions techniques

  • Chauffer le gaz au moyen de briquets : le moyen le plus simple en plein air. Si par hasard, vous n’avez pas de briquets, pas la peine d’essayer les techniques que j’ai pû vous évoquer
  • Laisser la bouteille au Soleil : déjà plus écologique. En revanche, vous risquez plus fortement de chauffer la bière, et Dieu sait que vous n’aimez pas la cervoise tiède (à moins que vous ne soyez comme Jolitorax) !
  • Chauffer la bouteille en la frottant : non, pas de génies en vue. En frottant la bouteille, vous lui transmettez de l’énergie qui sera convertie en partie en chaleur. Il ne cependant faut pas être trop pressé.

Vous pouvez également essayer avec une bouteille de cidre, ou encore mieux : de Champagne. Le résultat est quasi-instantané, et vous aurez l’air moins con.

Concerto de Classe

La fin de l’année approche, et comme la tradition le veut : cela se fête. Alors vous avez pensé à vous « mettre une mine » pendant le cours, à vous déguiser… Finalement, quelqu’un a eu une idée qui a fait l’unanimité : « Pourquoi pas un concerto » ?

Cette idée vous plaît, à un détail près : vous êtes organiste ou vous n’avez pas d’instrument. Heureusement, il y a toujours une solution ! Mais au fait, c’est quoi le son ?

Good vibrations

Le son est une onde, c’est à dire la propagation d’une perturbation dans un milieu (solide, liquide voire gazeux). Le son, dans toute sa complexité revêt diverses formes, mais nos tympans ne reconnaissent au final que la pression de l’air résultant de l’onde sonore.

Dans l’air (ou dans d’autres matériaux), on peut définir la propagation du son de proche en proche à l’échelle microscopique : imaginez que l’air soit composé de billes microscopiques réparties de manière aléatoire. Imaginez qu’une bille soit propulsée vers une autre de manière à ce qu’elles s’entrechoquent. La première bille ricochera vers sa position initiale tandis que la seconde ira en bousculer une autre, et ainsi de suite jusqu’à ce qu’elle rencontre un corps étranger à l’air. Ce corps ressentira une différence de pression, cette différence de pression étant interprétée par les tympans.

A l’origine du son, il y a une perturbation qui met en branle les molécules (les billes quoi!) du milieu traversé. Jusque là, rien de très compliqué, mais comment on fait pour avoir plein de notes? Et c’est là que ça se complique.

Le son, en tant qu’onde, a des propriétés particulières : si l’on mesurait et enregistrait la surpression engendrée par la propagation du son en un point de sa trajectoire, on s’apercevrait en dessinant le graphique de la surpression en fonction du temps qu’il prend la forme d’une vague qui se répète à l’infini, appelée sinusoïdale (cf. graphe). Cette fonction a des propriétés très intéressantes:

Fonction sinusoïdale

  • Borné : la fonction admet un maximum et un minimum, qui correspondent à la surpression et à la sous-pression résultant. La différence donne l’amplitude, qui permet de caractériser l’agressivité du son. On pourra également calculer le volume à partir de l’amplitude.
  • Périodique : le temps qu’il faut pour que le motif de base en forme de vague se répète est appelé période (notée T sur le graphe). Cette valeur est une constante fondamentale !

En effet, l’inverse de la période – appelée fréquence – exprime le nombre de répétitions du motif par unité de temps (quand  le temps est exprimé en secondes, on parle de fréquences en Hertz). A chaque note correspond une fréquence, l’exemple classique est celui du La 440, c’est à dire qu’il s’agit de la note La à la fréquence de 440 Hz.

Les possibilités

En faisant l’inventaire de votre sac , vous avez pu trouver :

  • Vos cours : un peu comme la technique de la brindille d’herbe, vous pouvez la coincer entre vos pouces et souffler délicatement (ou pas, de toute façon, c’est la fin des cours). Le sifflement est du à la turbulence du flux d’air qui passe de chaque côté de la feuille, la faisant vibrer. En soit, c’est très amusant, mais vous ne tarderez pas à casser les couilles de votre voisin
  • Votre porte-document : un peu plus classe déjà. L’avantage de cette technique réside dans la sophistication du phénomène mis en oeuvre : l’onde stationnaire , comme sur un vrai instrument à corde pincées. En plus, vous pourrez même vous faire une gamme en jouant sur la tension de l’élastique ! Très amusant, jusqu’au moment où votre élastique craque…

D’où la meilleure solution :

Crayons de couleur Evolution™

Le concept est proche de celui de la corde vibrante, il s’agit de jouer sur la longueur d’un même matériau afin d’obtenir différentes notes. Avec un ensemble de crayons, vous pourrez vous composer un instrument polyphonique digne de ce nom !

Les crayons Evolution™, fabriqué à partir d’une résine de synthèse, sont les crayons idéaux : ils possèdent les propriétés élastiques idéales pour en faire des perturbateurs vibrants, sans parler des couleurs qui seront du plus bel effet !

Complément d’information :

La guerre du feu

Le parcours du fumeur est celui d’un chemin de croix : chassé des lieux publics, spolié par le prix du paquet de 20, harcelé par les campagnes anti-tabac, menacé par le cancer. D’accord, fumer, c’est un choix…

Le fumeur est contraint de limiter sa consommation, alors quand il s’agit de s’en griller une… Après s’être isolé, à l’abri du regard inquisiteur des hygiénistes de base, celui-ci va s’adonner à son plaisir personnel : il tire une clope de son paquet, ou la roule, la coince entre ses lèvres, puis sort son briquet. Sauf que le toxicomane se rend compte que son briquet ne débite plus de flamme. C’est la crise de nerf, mais pas de panique, réfléchissons aux solutions. Tout d’abord, comment ça marche le feu?

Le feu, un artéfact mystérieux

Tout d’abord, le feu est la manifestation d’une réaction connue du chimiste : la combustion!

La combustion est la réaction qui a lieu entre un combustible (ce qui brûle) et un comburant (ce qui permet de brûler, très souvent de l’oxygène) : le combustible est oxydé par le comburant, un peu comme le fer rouille au contact de l’air. Or dans toute réaction chimique, il y a échange d’énergie, et la combustion est une réaction qui en dégage beaucoup (en jargon, on dit qu’elle est exothermique).

Mais d’où vient la flamme? Comme dit précédement, cette réaction dégage beaucoup d’énergie (en grande partie sous forme de chaleur). Cette énergie se transmet: dans le cas de la chaleur, elle chauffe. Les produits de la combustion reçoivent une énergie conséquente qui doit être dissipée! A la manière des étoiles ou du fer rouge, les corps bourrés d’énergie  la dissipent sous forme de rayonnements, certains dans le domaine de la lumière visible, d’où la flamme.

Cependant, la combustion « classique », contrairement à celle des vieux et des obèses, n’est pas spontanée (et encore, le terme spontanée peut être remis en question). Il faut investir quelque chose : là encore, c’est une question d’énergie, l’énergie d’activation!

Dans le cadre du briquet, l’énergie d’activation est fournie par une étincelle, dont la manifestation est assez proche de celle de la flamme. Mais il est possible de fournir cette énergie par frottement, par chauffage, par compression, etc.

Les solutions

On a donc plusieurs solutions :

  • Se procurer deux branches de bois, et frotter l’une sur l’autre : la solution la plus répandue dans les contrées les plus reculées, et chez les scouts. Plus new-age, mais consommatrice de temps. A faire que si vous n’avez pas le choix, ou si vous n’avez rien de mieux à faire.
  • Se procurer des silex et de l’amadou (ou un autre combustible) : encore une solution primitive, mais déjà plus proche de nos briquets actuels. La difficulté est dans le geste : il faut entrechoquer les silex sans se cogner les doigts (risques de blessures graves) afin d’avoir une étincelle pour fournir l’énergie d’activation nécessaire pour initier la combustion.
  • Se procurer une loupe et des feuilles mortes (ou du papier) : encore une technique de scout, qui consiste en concentrer le rayonnement solaire en un point, ce qui a pour effet de chauffer davantage, et de fournir l’énergie nécessaire. Inefficace en hiver et la nuit.
  • Se servir de la gazinière ou de la plaque chauffante : toujours question de chaleur. Prenez garde de ne pas vous cramer les sourcils…

Bien sûr, n’hésitez pas à partager vos techniques. Et bien sûr, je décline toute responsabilité en cas d’accident!

Retard dimensionnel

Ca nous arrive à tous d’arriver en retard. Même les Suisses peuvent manquer de ponctualité, et pourtant, nous n’y pouvons rien. Le retard, ce n’est pas seulement un problème d’organisation, ou d’imprévus, ou d’agent de la RATP/SNCF en grève, c’est aussi, et surtout une composante naturelle, face à laquelle, on n’y peut rien.

Nature’s a bitch ‘n’ is really hurtin

Encore une fois, la nature se ligue contre nous: en plus de créer notre désordre, et de faire disparaître vos clés, elle fait en sorte que votre responsable vous gaule, que votre prof vous humilie en plein cours, ou que votre rencard s’échappe, exaspéré par un tel manque de ponctualité. Une seule fautive: la relativité restreinte!

Mise en évidence par un des plus grand scientifique du XXè siècle, Albert Einstein, cette loi énonce que dans un référentiel inertiel, les lois de la nature sont identiques en tout point. Autrement dit, partant de ce postulat, Einstein affirme que l’observation d’un évènement et de ses propriétés est différente selon la position de l’observateur. En fin de compte, la théorie mettra en évidence un autre phénomène: celui de la dilatation du temps.

Dilatation du temps

Avant tout, posons l’expérience:
Vous allez au travail/bahut/rendez-vous. Enfin, nous allons considérer que ce n’est pas vous qui vous rendez, mais la destination qui se rend à vous. Ce n’est certes pas intuitif, mais sera cohérent avec le reste du calcul.

On considèrera que vous êtes le centre de notre attention, notre soleil, notre point O du référentiel.

Introduisons les variables du calcul:

  • Δt, l’intervalle de temps écoulé autour du mobile (c’est à dire votre employeur/professeur/rencard)
  • Δt’, l’intervalle de temps écoulé autour du fixe (c’est à dire vous!)
  • v, leur vitesse de déplacement
  • c, la vitesse de la lumière.

En analysant la formule, et sachant que la vitesse de la lumière est constante et finie à 2,99.10-8m/s, et que vous ne pourrez jamais au delà de 1,07.10-9km/h (la vitesse de la lumière en km/h quoi!), Δt sera toujours supérieure à Δt’: quand une seconde s’écoule sur votre montre, plus d’une seconde s’écoulera sur celle de votre méchant employeur/professeur/rencard.

De plus, si vous souffrez d’avance de handicap tel que le manque d’organisation, les imprévus, la grève des agent de la RATP/SNCF, et que vous en avez conscience, vous ne ferez que courir plus vite, ce qui, en relatif, fera que votre destination viendra plus vite, dilatant encore plus le temps.

C’est pourquoi vous êtes toujours à la bourre, et que les Suisses étant bien plus lent que nous, sont vachement plus ponctuels.

Une fois encore, la nature se joue de nous. Mais maintenant que vous en avez conscience, vous pourrez maîtriser vos retards, et peut-être même, être en avance pour une fois dans votre vie.

Séisme, et fin du monde…

Ce soir, j’ai revu Donnie Darko pour la seconde fois, avec presque 8 ans d’écart… Oui, ça ne nous rajeunit pas.

Pour ceux qui n’ont pas vu le film, je vais essayer de vous le décrire sans le spoiler: nous sommes en 1988, c’est l’histoire d’un garçon complètement schtarbé mais très intelligent, qui rencontre un lapin géant du futur, qui s’appelle Frank.

Bref, l’intrigue se développe sur fond de voyage spatio-temporel, de relativité générale, de trou de ver (sans grossières erreurs, à mon grand désarroi), accompagné de tubes des eighties: genre A-Ha, Dead or Alive, ou Tears for Fears. Bref, une sacrée époque…

Va y avoir des larmes!

Tears fo Fears, groupe de pop/new-wave très typique, ont inventé un des pires fléau de ce début de 21è siècle: regardez cette vidéo à 1’50 ».

Bordel naturel

Qui ne s’est jamais vu reproché l’état de sa chambre ou de son appartement? Qui n’a jamais dû s’excuser auprès de ses visiteurs d’un « j’étais un peu débordé cette semaine »? Qui ne s’est jamais senti coupable du bordel?

Cependant, l’Homme ne devrait pas s’inquiéter du bordel: c’est naturel!

C’est comme ce passeport que l’on perd avant d’aller à l’aéroport alors même qu’on pensait l’avoir mis dans le 2è tiroir de la commode, ces clés de la cave que l’on pensait avoir foutu dans le vide-poche, ce billet de 20€ que l’on pensait avoir épargné sous un presse-papier. Ils n’ont pas disparus, ils se sont juste « éparpillés »!

Cet éparpillement, c’est le simple fait naturel que tout système tend vers un état de désordre maximal: l’univers, un gaz libéré dans une pièce, l’eau renversée se répartissent dans tout l’espace qu’on leur offre. Les physiciens ont inventé une fonction pour mesurer le désordre: l’entropie, qui vaut plus ou moins le rapport entre la chaleur Q et la température T.

Donc si on vous reproche d’être entropique, ne répondez pas: vous au moins, vous n’avez rien à compenser!

La gravité de la chose

World of Warcraft (ou WoW pour les intimes) passe pour être le meilleur substitut à la vie réelle. Tout ceux qui s’y sont essayé ont éprouvé une addiction, oubliant presque les bases d’une vie d’organisme biologique (dénutrition, diurèse moindre, sommeil moindre, etc…). Et pourtant WoW ignore un principe simple, sans lequel la nature ne serait pas ce qu’elle est IRL: la gravité!

Mais dans WoW, on marche sur le sol, non?!

Certes, mais considérons une chose plus subtile: l’accélération due à la gravité, notée g! En gros, un corps qui tombe en chute libre est soumis à une accélération d’environ 9,81m.s-2. IG, amusez-vous à tomber de la tour des Wyvernes à Orgrimmar pour vous rendre compte que tombez à vitesse constante…

C’est tout?

Maintenant, notre personnage est sur un ascenseur, et comme tout débile qui se respecte, il saute. Théoriquement, le temps de suspension du personnage devrait être plus élevé sur un ascenseur en descente que sur la terre ferme.

Pour nous en convaincre, voici un calcul : Arrêtons le problème sur une seule dimension, et assimilons les mobiles à des points, A pour ascenseur, et M pour mobile. A t=0, A et M sont à z=0. On considère que A descend à une vitesse constance vA, quand à M, celui-ci s’élève à une vitesse initiale vM. De plus, M est soumis à l’accélération g. Donc on a comme équation:

aM(t)=-g => vM(t)=-gt+vM => zM(t)=-1/2gt²+VMt
aA(t)=0 => vA(t)=-vA => zA(t)=-vAt

Connaître le temps que passera M en l’air est simple: on considère qu’à tf (f pour fin), zM(tf)=zA(tf), pour toute solution différente de 0 (logique…), soit:

-1/2gt²+vMt=-vAtf => -1/2gtf²+tf(vM+vA)=0
!Equation du 2nd degré!

Δ=b²-4ac=(vM+vA
tf= -b-√Δ/2(-1/2)=2(vM+vA)

Au sol, ça devient plus simple: en gardant A comme référence, mais pour le sol cette fois-ci (et vA=0):

-1/2gtf²+vM=0

Δ=vM²
tf= -b-√Δ/2(-1/2)=2vM

Mathématiquement, La durée de suspension devrait être plus élevée sur un ascenseur en descente. Aux Pitons-du-Tonnerre, vous trouverez des ascenseurs parfait pour le TP.

Azeroth serait-elle soumise à des lois physiques différentes de la Terre? C’est fortement possible considérant certains phénomènes naturels comme les « rochers qui tiennent en équilibre » dans les Milles-Pointes, L’Outreterre, Dalaran, etc… Mais bon n’oublions pas que Azeroth n’est qu’un monde imaginaire, et que WoW est un jeu!