Petit atlas de science moderne








titrePetit atlas de science moderne
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date de publication01.07.2017
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8) Les performances sportives d’un homme ou d’une femme : marche, course, cyclisme et natation


Les performances en terme de puissance sont simplement estimées par rapport à un modèle dynamique qui représente le mouvement en mécanique. Voici donc les modèles qui donnent, il me semble, d’assez bon résultats quantitatifs et qualitatifs :


    1. Marche

La puissance humaine utilisée comprend une puissance au repos, une puissance pour vaincre le freinage de l’air, une puissance pour les saccades qu’imposent la géométrie des jambes et une puissance d’inertie des jambes par leur poids propre

Ptotale(W) = Prepos + Paéro + Psauts naturels + Pinertie jambes

= Prepos + S ρ v3/2 cx + Hsaut g m f + mjambes/2 v2 f

= 200 W + 0.83x1.3 x1x 1x 1/2x2 + 0.05x 9.81x70x(1/0.6) +25/2x1x1x(1/0.6) = 200+1+57+20= 278W
f est la fréquence donc la vitesse(m/s) divisée par la longueur parcourue en 1 pas


    1. Course

La puissance humaine utilisée comprend une puissance au repos, une puissance pour vaincre le freinage de l’air, une puissance pour les saccades qu’imposent la géométrie des jambes et une puissance d’inertie des jambes par leur poids propre

Ptotale(W) = Prepos + Paéro + Psauts naturels + Pinertie jambes

= Prepos + S ρ v3/2 cx + Hsaut g m f + mjambes/2 v2 f

= 200 W + 0.83x1.3 x3x 3x 3/2x2 + 0.30x 9.81x70x(3/1.5) +25/2x3x3x(3/1.5) = 200+29+412+225= 866W
f est la fréquence donc la vitesse(m/s) divisée par la longueur parcourue en 1 pas


    1. Cyclisme

La puissance humaine avec celle qui transite par le vélo, utilisée comprend une puissance au repos, une puissance pour vaincre le freinage de l’air et une puissance d’inertie des jambes par leur poids propre

Ptotale(W) = Prepos + Paéro + Pinertie jambes

= Prepos + S ρ v3/2 cx + Hsaut g m f + mjambes/2 v2jambe f

= 200 W + 0.90x1.3 x6x 6x 6/2x2 + 25/2x0.5x0.5x(6/6.0) = 200+253+50= 503W


    1. Natation

La puissance humaine utilisée comprend une puissance au repos, une puissance pour vaincre le freinage de l’eau, une puissance propulsive des bras et une puissance propulsive des jambes

Ptotale(W) = Prepos + Phydro + Pbras + Pjambes

= Prepos + S ρ v3/2 cx + S ρ v3bras/2 cy + S ρ v3jambes /2 cy

= 200 W + 0.13x1000 x0.83x 0.83x 0.83/2x2 +0.075x1000x3x3x3/2x1.0 + 0.4x1000x1x1x1/2x1.0 = 200+74+1012+200 = 1576W






18.l’architecture comme art

1) Construction d’une maison : définition d’un projet


Lorsque l’on veut construire une maison, il faut créer un projet. D’abord on choisit la taille approximative de la maison et l’on en déduit la taille de l’emplacement que l’on doit trouver. Ensuite, on chiffre approximativement le montant que l’on désire investir. Après on recherche un environnement que l’on considère comme le plus approprié et l’on recherche le prix et la possibilité de construire en cet endroit. On effectue après les plans de la maison. Directement après, on chiffre les coûts de chacun des intervenants dans le projet soit : l’architecte, le gros œuvre, la toiture, le vitrage et les châssis, la menuiserie, la plomberie sanitaire, l’électricité, le plafonnage et le carrelage, le chauffage le revêtement du sol et l’équipement de cuisine. Si les chiffres restent possibles, on effectue un planning de délai et l’on commence la construction avec un entrepreneur chef de travaux, un architecte responsable et soi-même maître d’œuvre de ce projet.



2) Calcul de résistance mécanique


Les formules d’ingénieur mécanicien peuvent être appliquées en flexion, cisaillement et compression peuvent être appliquées pour calculer la résistance du milieu et des côtés des plafonds, des murs en haut, en bas et au sis des fenêtres et portes. La résistance du sol la plus favorable est celle d’un bon plancher en béton lisse où l’on vérifie la bonne tenue surtout s’il y a des sources, points d’humidité ou sable.
Pour aller plus loin dans le calcul, on peut effectuer un calcul dynamique de résistance aux petits tremblements de terre. A ce titre, en Europe Occidentale, on peut considérer comme dimensionnant à se protéger la secousse de référence harmonique de +/- 0.5 cm par seconde.



3) Influence de la lumière


Dans la construction d’une habitation, on peut considérer des pièces comme le salon, le bureau et la cuisine qui doivent être positionnées en tenant compte de la lumière du jour de quand et d’où elle vient selon les différents moments de la journée et de l’amplitude du flux qui entre et éclaire la pièce désignée comme importante. En principe, ces pièces veulent toujours de la lumière. Les pièces comme les chambres doivent elles bien savoir si elles veulent ou pas la lumière.
C’est un pas très important de bien choisir la lumière pour une maison et d’aller jusqu’à choisir dans le toit un observatoire vers le Nord pour la nuit, une véranda vers le Sud au niveau du sol ou dans le toit.







4) Nombre et définition des pièces


Dans la conception d’une maison, il est indispensable de commencer lors de la définition du projet à bien définir les pièces avec leur nom respectif pour ne pas avoir de surprises. Il y a ainsi : salon, salle de bain, cuisine, chambres, hall, garage, bureau, emplacement de chauffage, toilettes, buanderie, grenier. C’est un choix très important qui souvent se fait en déterminant le nombre d’étages de la maison.



5) Etude de suivi commercial dans un environnement socio-économique


Une maison a un coût qu’il faut financer. Cela se détermine par l’architecte, l’entrepreneur et le banquier. En résumé de cela, il y reste un remboursement mensuel à effectuer. C’est ce coût qui ne doit pas être trop important pour un candidat bâtisseur ou un couple bâtisseur. En bonne réalité, il vaut mieux qu’il ne dépasse pas 30 % des recettes mensuelles du candidat ou du couple. Souvent, la réalité économique évolue autrement mais dommage…
A ce coût mensuel net, il convient normalement d’ajouter de petites taxes, les frais mensuels de chauffage, d’eau, d’électricité, du téléphone, des frais de télévisions, du jardinage, de nettoyage et d’entretien. L’on arrive ainsi à cadrer bien correctement à l’avance les frais totaux inclus par une petite pré étude du projet.
Pour terminer ce chapitre par une petite note positive, il est à peu près certain qu’une bonne isolation d’un bâtiment donne toujours un coût moindre pour un bâtiment à long terme mais cela ne permet pas de passer par l’impossible d’un coût mensualisé trop élevé sur 20 ans (ou 15 ans, ou 25 ans ???).



  1. La maison et l’urbanisme


Lorsque l’on construit une maison, celle-ci doit s’intégrer harmonieusement pour bien faire dans son environnement. A ce titre, les facteurs déterminants sont l’envie du(es) maître(s) d’œuvre et la créativité de l’architecte. Ce sont eux qui déterminent la beauté de la maison et beauté pour l’un n’est pas toujours beauté pour l’autre. C’est par cela que l’on détermine que l’architecture est un art. Cela se voit bien par de vieilles très belles bâtisses ou éventuellement châteaux qui sont toujours là.
Dans un environnement communal donné, il y a toujours des prescriptions d’urbanisme qu’il faut respecter et qui normalement ne sont pas trop contraignantes.
Pour l’urbanisme et selon moi, le point le plus important est le chois de l’emplacement dans son environnement.


19.La thermodynamique de l’énergie sans étudier le nucléaire

1) L’énergie et son approche par l’entropie


Classiquement, les énergies sont calculées afin de bien connaître un système, il s’agit donc en fait d’un paramètre scientifique qui se révèle être primordial. Les diverses énergies principales qui existent sont les suivantes : énergie mécanique, énergie chimique, énergie nucléaire, énergie lumineuse, énergie rayonnante particulière (rayon X, etc proche des atomes). Les équations de définition des énergies sont bien connues des scientifiques. Afin de mieux connaître les éléments, on est amené à définir un certain ordre ou désordre qui existe dans les atomes, il s’agit là de l’entropie. On trouve celle-ci dans des tables de chimie que l’on peut trouver. Ce paramètre entropie qui règle les relations des atomes est exprimé en

Joule/ (mole/ °Kelvin).

2) Le rendement maximum entropique dans un laboratoire


L’équation simple que suit ce paramètre compliqué est dSi = dQ(transfert thermique naturel)/dT(Kelvin) + dSi+1 avec dSi+1 > 0 évolution irréversible. Dans un laboratoire, on ne voit et ne peut voir qu’une évolution positive qui va vers l’équilibre thermodynamique où il règne plus de désordre. L’enthalpie ou l’équilibre énergétique est également défini pour arriver cette fois vers l’équilibre énergétique (H = U + p V).


3) Shilov, savant de nationalité russe, sa machine et l’atmosphère à entropie bi-variante organisée par la loi des gaz qui suit les masses moléculaires élémentaires


En prenant 2 fluides, Monsieur Shilov a eu l’idée novatrice dans les laboratoires de transfert thermique « organisant » le transfert thermique par l’entropie qui évoluait positivement par organisation des gaz par « l’entropie ». Il a montré ainsi que des gaz, comme dans l’atmosphère, peuvent effectuer des transferts thermiques « organisant » en utile la force moléculaire de différente masse d’un ensemble gaz.

4) La machine thermodynamique élémentaire, le frigidaire



Communément appelé frigo, il existe une machine qui s’appelle frigidaire et qui utilise des lois un peu compliquée de thermodynamique. Le principe du frigidaire est de réaliser une détente de gaz qui refroidit celui-ci. Le gaz agit alors utilement et refroidit une ambiance froide en se réchauffant un peu. Après cela, on comprime le gaz et celui-ci rend alors sa chaleur à une ambiance chaude. Les équations utiles intégrées se réduisent alors à p v = n r T et les équations thermiques en dynamique soient la compression, la détente et l’équilibre thermique.

5)L’équilibre élémentaire des phases liquides, solides et gazeuses



6)Le futur et les énergies renouvelables surtout
Pour un territoire donné, il faut disposer de l’énergie nécessaire à sa subsistance. C’est bien le cas actuellement dans les territoires industriels modernes et devra le rester dans le futur. Les énergies utiles actuellement sont le fuel et le gaz naturel. Pour le futur, il faudra des énergies renouvelables. Les énergies renouvelables en développement sont le bio-carburant, la propulsion éolienne et le solaire électrique. Dans un territoire industrialisé de l’hémisphère nord, on pourra considérer que l’on arrive jusqu’à fournir l’énergie avec confort identique pour une population de 350 habitants par kilomètre-carré. Cela est montré par des calculs avancés.

20.Résumé succinct de notions d’électroniques

1) La matière de base, le silicium


Pour la réalisation de circuits électroniques, il existe une matière principale qui est la plus courante et qui est le silicium (Si). Aussi, il existe du germanium(Ge). Ces matières ont la qualité chimique d’être des corps avec 4 électrons de valence. Par rapport au nombre maximum d’électrons sur la couche externe de 8 électrons, ces éléments sont donc juste équilibré au milieu. La couche externe utile vaut donc 4 électrons et 4 trous (manques) d’électron. C’est cette caractéristique qui donne les propriétés de l’électronique. On peut trouver la description de ces éléments en regardant le chapitre chimie de ce livre. Pour rendre utile la matière choisie, on réalise de petits cristaux avec la matière de base que l’on dope ensuite par quelques trous que l’on choisit.

2) Les fonctions de base pour un transistor et une diode



On obtient donc des cristaux élémentaires dopés positivement ou négativement. Avec un dopage positif et un dopage négatif, on arrive à un élément appelé diode. La caractéristique électrique est celle d’un courant passant ou bloqué.



Pour une association de 2 diodes en opposition, on arrive alors à un transistor qui doit être dimensionné par des spécialistes. Sa caractéristique principale en courant ou en tension est déterminée par le constructeur et le transistor peut devenir un amplificateur.

3) Les éléments de base : diode, transistor, thyristor, triac, générateur fréquentiel, antenne miniaturisée, appareil complet, cellule solaire, mesure atomique, quartz,



Les 2 premiers éléments de base ont déjà été dimensionnés ci avant. Le thyristor est un interrupteur de puissance. Le triac est un interrupteur de puissance pour courant alternatif. D’autres appareils existent et on été cité en titre.

4) Le vieillissement électronique des éléments vu et les microvieillissement atomique aux interfaces entre les composant à l’intérieur des éléments eux mêmes




Le vieillissement chimique des cristaux et du dopage amène progressivement des défauts puis pannes. C’est la connaissance chimique du constructeur lui-même qui amène le savoir et/ou la bonne connaissance.

NB : plus de modification suivante prévue après mai 2008
1996-2006 : généralités environnementales

2007-2008 : ingénieurie experte


Heyden Eddy
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