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Dans les coulisses, heureusement, Schlumberger avait suffisamment d'expérience pour affronter le véritable empêcheur aux spectacles de tourner en rond auquel nous ayons jamais été confrontés : l'assurance responsabilité civile. Le groupe a également pu fournir l'assistance et les conseils professionnels nécessaires pour garantir l'entière sécurité du Labo et des expériences, ce qui a permis de lancer les préparatifs de la première tournée.
Les expériences du Labo sont organisées sous forme de « menus ». Chaque menu comprend quelque 4 expériences principales. A chaque expérience sont associés des éléments plus simples et plus ludiques, incluant parfois des instructions ou des kits à emporter. Certains de ces éléments proviennent du site Web SEED. En voici des exemples.
(i) Résonance / conversion d'énergie électromécanique
A l'aide d'un haut-parleur ordinaire (portable, disponible sur place), nous convertirons de l'énergie électrique en énergie acoustique. En amenant un verre à vin à sa fréquence de résonance (environ 1 kHz), nous ferons vaciller ce verre jusqu’à ce qu’il se brise, c'est à dire que nous convertirons en fait son énergie acoustique en énergie mécanique. Cette expérience illustre la nature des résonances et des modes, ainsi que l'éventuelle biréfringence accidentelle ou induite (voir plus loin). |
(ii) Contrainte et déformation
Nous étudierons des maquettes en plastique souple à la lumière polarisée et observerons les franges de couleurs primaires produites par la biréfringence induite, c'est-à-dire les changements anisotropes de l'indice de réfraction que la contrainte peut provoquer sur certains matériaux. Les maquettes illustrent les concentrations de contraintes qui se produisent autour des angles vifs (cf. les déboires des Liberty ships ou « cargos de la victoire » et de l'avion Comet). Nous appliquerons des contraintes à de simples maquettes en plexiglas, nous apprendrons comment y fixer des extensomètres puis nous évaluerons les résultats obtenus. Nous effectuerons des expériences sur une simple maquette basée sur la contrainte d'Euler, nous assisterons à un début de flambement impressionnant et nous étudierons son application pour les tiges de forage. |
(iii) Activité d'optique
Nous nous servirons d'une lumière laser polarisée pour étudier la rotation de l'angle de polarisation de certaines solutions chimiques simples (telles que le sucre). Nous démontrerons que l'acide tartrique se présente sous deux formes apparemment identiques, mais qui ont des effets diamétralement opposés sur la polarisation. Nous verrons également que ces effets sont supprimés si le faisceau traverse la solution dans l'autre sens. Nous réaliserons des maquettes avec des billes et des bâtonnets représentant les deux formes d'acide tartrique, afin de mieux comprendre ces phénomènes. Nous réaliserons l'expérience dite de l'enseigne du coiffeur, dans laquelle d'impressionnantes spirales de couleurs sont formées en faisant passer une lumière polarisée à travers une solution sucrée. |
(iv) Polarisation
Grâce à des polariseurs linéraires et circulaires, nous étudierons la lumière polarisée et observerons la polarisation de la lumière du ciel, les concentrations de contraintes dans les pare-brise automobiles et certains effets étranges retrouvés dans les cristaux calcites. |
(v) Mouvement brownien
En ce qui concerne les atomes et les molécules, nous mettrons en place une simple cellule de fumée et étudierons le mouvement brownien. Nous essaierons de voir ce que cela nous apprend sur la nature de la matière à l'échelle moléculaire |
(vi) Rotation de Faraday
Nous réaliserons la célèbre expérience de Faraday, qui a permis de démontrer que l'angle de polarisation de la lumière pouvait effectuer une rotation grâce à un champ magnétique approprié. Nous enverrons de la lumière laser aux pôles d'un électroaimant, à travers un morceau de verre extra-blanc et nous en étudierons les effets. Nous essaierons de refléter le faisceau à travers le verre et nous étudierons la différence par rapport à un passage double dans le cas d'une activité d'optique. |
(vii) Champs magnétiques et géomagnétisme
Nous fabriquerons un simple magnétomètre, qui mesurera le courant de la bobine nécessaire pour maintenir l'aiguille d'un compas dirigée dans le même sens. Cela nous permettra non seulement d'illustrer la variabilité géomagnétique, mais servira également d'exemple pour une bonne technique d'expérimentation, à savoir la mesure différentielle, par opposition à la mesure absolue. Nous étudierons également les pendagemètres et les compas classiques et nous essaierons de fabriquer un magnétomètre très simple à l'aide d'un miroir et d'un barreau aimanté. Nous nous en servirons pour prendre des mesures, d'une qualité comparable aux données obtenues avec les magnétomètres amateurs disponibles sur les réseaux Internet. Nous étudierons les orages magnétiques et leur effet sur la navigation, même souterraine ! |
(viii) Effet Barkhausen
Nous « écouterons » une magnétisation, grâce à une bobine sensible et à un amplificateur, afin de percevoir les changements imperceptibles produits, par exemple, dans un trombone, lorsque les domaines magnétiques s'alignent dans un champ externe. Ce phénomène est appelé effet Barkhausen. Nous utiliserons ensuite des compas classiques pour mesurer l'affaiblissement de la magnétisation au fil du temps, au fur et à mesure que les domaines se désorganisent. |
Première rangée de photos, de gauche à droite : Mike Barrett (Schlumberger) travaillant sur un amplificateur pour l'effet Barkhausen ; Bill Proud (Cavendish) essayant de briser un verre.
Deuxième rangée, de gauche à droite : James Welcher (Schlumberger) concassant des morceaux pour l'expérience de rotation de Faraday et Charles Jenkins (Schlumberger) enroulant un électroaimant.
Troisième rangée, de gauche à droite : les deux formes identiques de l'acide tartrique, utilisées dans l'expérience sur l'activité d'optique ; biréfringence induite autour d'un orifice circulaire
Dernière rangée, de gauche à droite : arc-en-ciel en spirale produit par diffusion d'une lumière polarisée à travers une solution très sucrée ; un verre se brisant par résonance acoustique à sa fréquence naturelle (en fait, nous n'avons jamais réussi à produire un son suffisamment fort pour y parvenir, le son s'est révélé trop strident, même pour des adolescents...)
Le kit fabriqué par nos soins est terminé et prêt à partir dans le camion - de gauche à droite : expérience d'activité d'optique, simulateur de tige de forage pour démontrer la contrainte d'Euler et expérience de rotation de Faraday.
 Introduction  Dans les coulisses
Tour d'Ecosse Tournées d'East Anglia et tournée galloise
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