Le terme &laquo; ornithopt&egrave;re &raquo; d&eacute;signe une machine qui imite le battement d'aile des oiseaux. Autrement dit, ce sont des machines qui peuvent voler &agrave; la seule force musculaire humaine. Bien que tr&egrave;s joli, ce dessin attribu&eacute; &agrave; Thomas [popupbiographie id=350]Edison[/popupbiographie] n'est pas vraiment r&eacute;aliste. [popupbiographie id=210]L&eacute;onard de Vinci[/popupbiographie] a &eacute;galement travaill&eacute; sur de nombreuses machines volantes de ce genre. Aucune n'est parvenue &agrave; d&eacute;coller.&copy; Illustration d'apr&egrave;s le Daily Graphic

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L'ornithoptère de Thomas Edison

Le monde serait beaucoup plus sombre sans les ampoules de Thomas Edison. C’est lui qui les a inventées, mais il n’en est pas resté là, car on lui doit plus de 1000 inventions dont sa préférée, le phonographie, mise au point en 1877 avec la construction du premier véritable phonographe capable d'enregistrer et de réécouter la voix humaine et du son. 
En 1882 la « Edison Electric Light Company » de Thomas Edison fonde la première centrale électrique du monde à base de 6 dynamos « Jumbo » le 4 septembre pour produire du courant continu dans le quartier de Wall Street de Manhattan, d'une capacité de 1 200 lampes pour éclairer 85 maisons, bureaux ou boutiques.
D'autres inventions : le kinétographe en 1888, la première pile alcali nickel-fer en 1915...

Thomas Edison

Peintre, inventeur, ingénieur, scientifique, humaniste, philosophe, il est pour beaucoup un esprit universel, qui fascine encore cinq cents ans plus tard. Au passage du quinzième siècle au seizième, il illustre, et parfois incarne, la Renaissance, avec ses avancées dans le domaine artistique mais aussi dans les sciences et, avant tout, dans l'approche scientifique.
Leonardo di ser Piero, dit Leonardo da Vinci (Léonard de Vinci pour les francophones), naît le 15 avril 1452 à Vinci, petite ville de Toscane proche de Florence, des amours illégitimes d'un notaire, ser Piero, et d'une paysanne. Après une éducation scolaire diversifiée, il commence sa vie d'adulte comme peintre dans un atelier florentin de grande renommée, celui de Verrochio. A 26 ans, Léonard quitte son maître et a déjà acquis une belle réputation d'artiste peintre. Adepte de l'art nouveau du clair-obscur, il perfectionne sa technique du sfumato (embrumé) qui adoucit les contrastes et améliore le réalisme des paysages ou des portraits.
Le sourire de La Joconde, cinq siècles plus tard, émerveille toujours l'amateur et interroge l'expert. (Domaine public)
En 1481, il s'installe à Milan au service du duc Ludovic Sforza. Ses activités sont alors multiples. Il est peintre (La Cène est réalisée à cette époque) mais aussi sculpteur, ordonnateur des spectacles et ingénieur. Il travaille sur différents projets techniques, du métier à tisser à l'amélioration des horloges et s'intéresse aux mathématiques. On le retrouve également, en tant qu'ingénieur, dans une étude sur l'irrigation des cultures par les fleuves et les canaux. Urbaniste avant l'heure, il réfléchit sur une cité idéale.
Après l'invasion de la Toscane par les Français, avec qui il collabore provisoirement, puis le retour de Ludovic Sforza, il fuit à Venise.
C'est d'abord comme ingénieur qu'il entre au service du pouvoir vénitien, pour mettre au point une défense de la ville contre les envahisseurs potentiels, censément turcs. C'est là qu'il conçoit un scaphandre à casque pour évoluer sous les eaux, mais qui ne sera jamais testé.
Une machine pour creuser les canaux. © Biblioteca Ambrosiana
Dans les années 1500, il est de retour à Florence et participe à des travaux d'hydraulique. Mais la peinture est toujours au centre de son œuvre et c'est en 1503 qu'il entame le Portrait de Monna Lisa, qui deviendra La Joconde, un tableau qui ne le quittera jamais. Au même moment, il se lance dans la réalisation d'une gigantesque fresque murale, La bataille d'Anghiari, au Palazzo Vecchio, en face de celle commandée à Michel-Ange. L'œuvre restera inachevée, peut-être à cause d'un procédé de séchage un peu trop innovant, qui a dégradé la peinture. La fresque sera recouverte par une autre et se trouve peut-être encore aujourd'hui derrière un mur, actuellement recouvert par une autre fresque, de Giorgio Vasari.
A cette époque, Léonard est féru de sciences. Il étudie les mathématiques, l'anatomie animale et humaine, ainsi que le vol des oiseaux. Il continuera dans cette voie après un séjour à Milan, dans une région de nouveau envahie par les Français et passée sous le gouvernement de Charles d'Amboise. Entre 1508 et 1510, il réalise plusieurs études qui seront réunies dans un document unique, le Codex Leicester. Cet ouvrage de 72 pages donne une solution à la présence de fossiles de coquillages à haute altitude en montagne (le sol, selon Léonard, se serait soulevé), étudie le mouvement de l'eau des rivières et l'érosion qui en résulte et s'intéresse à la lumière émise par la Lune, qui serait due à la réflexion de la lumière solaire par un océan recouvrant notre satellite.
Dans toutes ces études, Léonard de Vinci suit une méthode rationnelle, rigoureuse, fondée sur l'observation. Infatigable et éclectique, il dessine, comme en témoignent les documents parvenus jusqu'à nous, à peu près tout ce qu'il rencontre, humains, animaux, plantes, mécanismes... Il a le rare privilège d'avoir accès à des cadavres humains, dont il étudie minutieusement l'anatomie interne. En géométrie, il explore des formes nouvelles. Son dessin du rhombicuboctaèdre est devenu célèbre.
Huit triangles et dix-huit carrés : c'est le rhombicuboctaèdre. (Licence Commons)
Léonard vit ses dernières années italiennes à Rome, au service des Médicis, qui dirigent quasiment le pays et protègent l'artiste depuis longtemps. Mais la concurrence de Raphaël et de Michel-Ange, étoiles montantes de la peinture et de la sculpture, est rude...
En 1515, la bataille de Marignan donne le pays milanais à François 1er, qui convie Léonard en France. L'année suivante, l'artiste s'installe au Clos-Lucé, dans un manoir situé à quelques centaines de mètres du château d'Amboise. Il suscite l'admiration du roi, qui lui achète La Joconde, et le laisse libre de « faire ce qu'il veut ». Mais Léonard est malade et meurt en 1519.
Les dizaines de milliers de documents, notes manuscrites, études, dessins, sont assez rapidement disséminés et ne seront récupérés qu'en partie au fil des siècles.
L'homme de Vitruve. Comme le montre ce célèbre dessin de son étude du corps humain, Léonard de Vinci ne posait pas de frontière entre l'art et la science. Il reprend ici les observations anthropométriques de l'architecte romain Vitruve, dont le travail sur les proportions du corps humain inspirera les artistes de la Renaissance. (Licence Commons)
L'héritage scientifique de Léonard de Vinci
Son hélicoptère ne pouvait pas voler, son scaphandre aurait noyé son utilisateur, son parachute était trop lourd, son char d'assaut restait mal pratique... Que n'a-t-on dit sur les inventions impossibles de Léonard de Vinci.
Le jugement est nécessairement injuste s'il ne prend pas en compte le contexte. A l'orée du seizième siècle, la seule force motrice connue était la puissance animale ou humaine et la science est balbutiante. Les inventions de Léonard, qu'elles soient véritablement nouvelles (comme les engins volants) ou inspirées de travaux antérieurs (comme nombre de ses machines hydrauliques), reposent néanmoins sur des concepts novateurs pour l'époque.
Son hélicoptère, ou vis aérienne, ne peut pas voler, même avec un moteur, car il manque une hélice contra-rotative pour éviter de faire tourner aussi la cabine et son passager. Mais cette ébauche exploite une idée neuve : l'air est épais et on peut y prendre appui. Son parachute est trop lourd car la technologie de l'époque n'avait pas encore inventé... les nouveaux matériaux. Le 26 avril 2008, Olivier Vietti-Teppa a sauté depuis 650 mètres d'altitude au-dessus de l'aéroport de Payern (Suisse, canton de Vaud) avec un engin calqué sur celui de Léonard, mais constitué d'une toile moderne.
Etude pour une machine volante. Licence Commons
Ces inventions sont pour la plupart restées sans lendemain, sauf dans le domaine de l'hydraulique, sans doute parce qu'elles étaient très en avance sur leur époque mais aussi parce qu'elles sont restées longtemps inconnues. De son vivant, Léonard de Vinci a explicitement émis un doute sur l'usage qu'en feraient ses contemporains. Même s'il a étudié de nombreux engins militaires, l'artiste considérait la guerre comme une « folie sauvage ». A l'approche de sa mort, il a tout de même légué l'ensemble de ses manuscrits à Francesco Melzi, qui fut son élève et était resté son ami fidèle. Mais ces dizaines de milliers de documents ont disparu complètement durant quatre siècles.
Etude anatomique de l'embryon humain. (Licence Commons)
Sur le plan scientifique, en revanche, l'apport de Léonard de Vinci a probablement marqué la génération suivante. C'est bien à cette époque que l'on assiste à la naissance d'une véritable méthode scientifique, allant de l'observation à la théorie en passant par l'hypothèse et l'expérience. Galilée, qui naît 45 ans après la mort de Léonard, en sera un des grands fleurons suivants.
Quelques inventions
Le marteau mécanique, le scaphandre, le bateau à aubes, les barrières de protection mobiles, la pompe hydraulique, la machine à tailler les vis en bois, les ailettes pour les obus de mortier, le canon à vapeur, le sous-marin, le char d'assaut, l'automobile, les ski flottants, la calculatrice, le roulement à billes, l'hélicoptère, le deltaplane, le métier à tisser mécanique, la machine à carder, la machine à polir les miroirs, le parachute, la bicyclette (contestée)...
Une machine à polir les miroirs. (Licence Commons)
Où voir Léonard ?
Le château du Clos-Lucé (Amboise, Indre-et Loire), restauré, se visite. C'est là que Léonard de Vinci vécut ses dernières années. Dans une grande halle se trouvent réunies plusieurs maquettes de différents engins imaginés par Léonard.
Le Musée des Sciences et des Techniques Léonard de Vinci, à Milan, expose une grande quantité de dessins et de maquettes.
Documents importants parvenus jusqu'à nous
Codex AtlanticusRecueil de dessins et de notes, datés de 1478 à 1518, rassemblés en 1.119 feuillets de grand format (celui d'un atlas, d'où le nom). Il rassemble les principales études techniques de Léonard de Vinci. On y trouve de nombreux engins hydrauliques pour le transport ou le pompage de l'eau. Y figure également un pont démontable, destiné aux militaires tout comme le fameux char d'assaut. Une simple esquisse évoque l'idée étonnante de flotteurs pour marcher sur l'eau. C'est également dans ce document que se trouvent réunis les dessins de machines volantes, planeurs et vis aérienne, et les études du vol des oiseaux. Le Codex Atlanticus se trouve actuellement à la Bibliothèque Ambrosienne de Milan.Codex LeicesterEnsemble de 18 feuilles pliées en deux et écrites en recto-verso, et donc constitué de 72 pages. Rédigé en écriture spéculaire (de gauche à droite, que l'on peut lire à l'aide d'un miroir), il récapitule des observations scientifiques dans plusieurs domaines. Léonard y explique la présence de coquillages fossiles en montagne par le soulèvement du fond de la mer dans le passé. L'eau recouvrant la surface lunaire expliquerait la réflexion de la lumière solaire. S'y trouvent également des observations sur les mouvements des fleuves et des rivières et sur l'érosion qu'ils engendrent. Bill Gates l'a acheté en 1994 pour 30,8 millions de dollars. Chaque année, il est exposé dans un pays différent.Codex de Madrid I et IIDécouvert en 1966, il contient des dessins de multiples mécanismes, précisément décrits.
Quelques œuvres parmi les plus connues
La Vierge aux rochers (entre 1483 et 1484), première version, musée du Louvre, Paris.Le Musicien (1490), portrait de Franchini Gaffurio, Bibliothèque Ambrosienne, Milan.La Belle Ferronière (entre 1490 et 1496), musée du Louvre, Paris.La Cène (entre 1495 et 1498), fresque, Eglise Santa Maria delle Grazie, Milan.La Joconde ou Mona Lisa (entre 1503 et 1504 puis entre 1510 et 1515), musée du Louvre, Paris.La bataille d'Anghiari (1504-1506), peinture murale inachevée, salle du Grand conseil du Palazzo Vecchio, Florence, détruite au XVIe siècle, reprise ensuite, notamment par Pierre-Paul Rubens.La Vierge, l'Enfant Jésus et sainte Anne (1508-1510), musée du Louvre, Paris.Bacchus (1510-1515), musée du Louvre, Paris.

Léonard De Vinci

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Brevet&eacute; en 1842, l'[popupdefinition id=3699]Ariel[/popupdefinition] est un a&eacute;roplane &eacute;quip&eacute; d'un moteur &agrave; vapeur tr&egrave;s perfectionn&eacute; pour l'&eacute;poque. Cinquante m&egrave;tres d'envergure, 26 m&egrave;tres de longueur et 10 m&egrave;tres de largeur d'ailes : cet avion &eacute;tait pour le moins impressionnant. Cependant, lors de son premier essai, le moteur n'a pas r&eacute;sist&eacute; &agrave; sa taille et l'Ariel n'a jamais pris son envol. William Samuel Henson, d&eacute;courag&eacute;, a abandonn&eacute; le projet.&copy; Frederick Marriott

L’Ariel, un aéroplane à vapeur de William Samuel Henson

Satellite d'Uranus. Ariel, ( Uranus I ) a été découvert par William Lassel en 1851. Sa période de révolution est de 2 jours et 12 heures.

Ariel

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Souvent attribu&eacute; &agrave; Cl&eacute;ment Ader, le terme &laquo; aviation &raquo; revient en r&eacute;alit&eacute; &agrave; Guillaume Joseph Gabriel de la Landelle, &agrave; qui l'on doit aussi une superbe invention : l'[popupdefinition id=11168]h&eacute;licopt&egrave;re[/popupdefinition]. Il construira le prototype, cens&eacute; fonctionner avec de la vapeur, en 1861. Il ne s'agit pas encore vraiment de celui que nous connaissons aujourd'hui mais plut&ocirc;t d'un navire &agrave; h&eacute;lice.&copy; Gabriel de la Landelle

L’hélicoptère imaginaire de Gabriel de la Landelle

L'hélicoptère est un moyen de locomotion de la catégorie des aéronefs composé d'un ou de plusieurs rotors lui permettant de se maintenir en vol. Le terme fut créé par Gustave Pontont d'Amécourt à partir du grec helix, « hélice », et pteron, « aile ». 
Inventé en 1907 par Paul Cornu
Le premier hélicoptère est conçu le 13 novembre 1907 par le fabricant français de cycles Paul Cornu. Ce dernier imagine et réalise une machine de 260 kg, et la maintient en suspension dans l'air à 30 cm du sol. Dans les années qui suivirent, les records d'ascension verticale à bord de tels appareils se multiplient.
Principe de vol de l'hélicoptère
De la même manière qu'un avion, l'hélicoptère est soumis à deux forces : la traînée, c'est-à-dire la résistance à l'avancement, et la portance qui soulève l'appareil grâce à ses pales. Par la modification de leur inclinaison, l'hélicoptère a la possibilité de se maintenir en l'air pour réaliser un vol stationnaire : pour cela, la portance globale doit se maintenir sur un tour de rotor. Ainsi le poids de l'appareil est totalement compensé par la portance et l'appareil peut s'immobiliser en vol. La principale pièce de commande qui permet l'inclinaison des pales, et donc la modification du comportement de l'appareil, est le plateau cyclique. Il contrôle la portance des pales par leur position par rapport au reste de l'appareil : c'est ce qui permet à l'appareil d'avancer latéralement (vol en translation). Lorsque le moteur ne fonctionne pas, le vent soufflant sur les pales peut leur permettre de continuer à tourner librement : c'est la loi de Froude. De cette manière, les rotors poursuivent leur rotation et permettent un atterrissage d'urgence en roue libre.
Utilisation de l'hélicoptère
L'hélicoptère est un moyen de locomotion utilisé massivement par les services de secours ou les pompiers dans le cadre de leurs interventions dans des milieux difficilement accessibles (montagne, cuvette isolée...) : la possibilité de vol stationnaire est alors un grand atout.

Hélicoptère

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Tr&egrave;s jolie, la machine volante du professeur Wellner manque pourtant de praticit&eacute;. La navette prot&eacute;geant les passagers est reli&eacute;e &agrave; deux cylindres. Elle aurait pu &ecirc;tre tr&egrave;s utile pour voyager&hellip; si elle avait r&eacute;ussi &agrave; voler.&copy; DP

La machine volante du professeur Wellner

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Consid&eacute;r&eacute; comme le p&egrave;re de l'a&eacute;rostation, Bartolomeu Louren&ccedil;o de Gusm&atilde;o, inventeur br&eacute;silien, a voulu pr&eacute;senter ses projets de [popupdefinition id=14992]ballons[/popupdefinition] volants &agrave; la cour d'Espagne. Ces petites montgolfi&egrave;res avant l'heure &eacute;taient cens&eacute;es monter gr&acirc;ce &agrave; la [popupdefinition id=15898]chaleur[/popupdefinition]. Le premier essai fut un &eacute;chec cuisant : l'engin s'enflamma avant m&ecirc;me d'avoir d&eacute;coll&eacute; ! Cependant, m&ecirc;me s'ils n'ont jamais pu transporter d'Hommes, ces ballons ont fini par voler de quelques m&egrave;tres. L'int&eacute;r&ecirc;t &eacute;tait cependant trop r&eacute;duit et le projet a donc &eacute;t&eacute; abandonn&eacute;.&copy; DP

Le navire volant de Bartolomeu Lourenço de Gusmão

En chimie, le terme de « ballon » désigne un matériel de verrerie de laboratoire. Il s'agit d'un récipient de laboratoire de forme sphérique, à fond plat ou rond.
Chimie : un ballon pour chauffer le milieu réactionnel
Il est généralement utilisé lorsqu’il est nécessaire de chauffer le milieu réactionnel pendant une durée de plusieurs minutes. Le récipient est alors placé sur un chauffe-ballon qui en épouse la forme.
Pour résister à la chaleur, le ballon du chimiste est généralement fait de verre borosilicaté. S’il doit être inséré dans un montage complexe, le ballon peut disposer de deux ou trois ouvertures. Il est alors qualifié de « ballon bi- ou tricol ».
Bien utiliser un ballon en chimie
Pour réguler la montée en température du milieu réactionnel, il peut être utile de placer, dans le fond du ballon, des billes qui permettront une agitation magnétique de la solution.
Lorsque l’on utilise un ballon à fond rond, il est recommandé de se munir d'un valet en liège ou en matière plastique. Un tel support permettra de maintenir le ballon droit sur la paillasse.

Ballon

Dans le langage courant, le terme de chaleur est employé pour qualifier la sensation que donne un corps chaud.

Les physiciens qualifient la chaleur d'énergie thermique. Dans le système international, elle se mesure donc en joules (J). La chaleur correspond plus précisément à un transfert d'énergie.

Compréhension de la transmutation thermique
Transfert de chaleur et variation de température sont directement liés par le biais de la capacité calorifique notée C.

Ainsi, un transfert de chaleur provoque généralement une variation de température. Lorsque deux corps sont mis au contact l'un de l'autre, le plus chaud cède de la chaleur au plus froid jusqu'à établir un équilibre.

En revanche, les changements d'état physique s'opèrent à température constante. Chauffez un glaçon : il restera à 0 °C ! Mais l'eau qui le compose passera de l'état solide à l'état liquide. Ce changement d'état consomme de l'énergie, de la chaleur, qui, de fait, ne pourra pas servir à faire monter la température de l'eau.

Modes de transfert de la chaleur
Il existe trois modes de transfert de la chaleur :

la conduction thermique, qui correspond à un échange d'énergie sans déplacement de matière ;
la convection, résultat d'un déplacement de particules de températures différentes dans un fluide ;
le rayonnement thermique, qui est émis pour tous les corps.


Principes fondamentaux de la thermodynamique
Les lois de la thermodynamique régissent les échanges de chaleur et leur impact sur les propriétés des matériaux et des systèmes physiques. Par exemple, la première loi de la thermodynamique stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, seulement transformée d'une forme à une autre. Cette loi est essentielle pour comprendre que toute l'énergie utilisée pour changer l'état de la matière provient d'une autre forme d'énergie déjà présente dans le système.

Applications pratiques de la chaleur
La maîtrise des transferts de chaleur joue un rôle crucial dans des domaines variés tels que la gestion de l'efficacité énergétique dans les bâtiments, la conception de moteurs et systèmes mécaniques, et le développement de techniques de conservation ou de génération d'énergie. En génie thermique, les principes de transfert de chaleur sont appliqués pour optimiser les systèmes de chauffage et de refroidissement, augmentant ainsi leur efficacité et réduisant leur impact environnemental.

Dans le secteur de la santé, la compréhension de la chaleur corporelle et de sa régulation est vitale pour le diagnostic médical et le traitement des maladies. Par exemple, les techniques d'imagerie thermique sont utilisées pour détecter les variations de température à la surface du corps, pouvant indiquer la présence de pathologies ou d'inflammations.

Les études avancées sur la thermodynamique et les technologies de transfert de chaleur continuent de favoriser des innovations dans de nombreux secteurs industriels et scientifiques, améliorant la qualité de vie et la sécurité des personnes. 

Pour plus d'informations scientifiques sur le sujet, consultez des sources telles que les publications sur études sur la chaleur et la thermodynamique sur arXiv qui offrent des recherches avancées sur les différents aspects de la thermodynamique et du transfert de chaleur.

Chaleur

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Tristement c&eacute;l&egrave;bre, Franz Reichelt, aussi appel&eacute; le &laquo; Flying Taylor &raquo;, a invent&eacute; le [popupdefinition id=2495]manteau[/popupdefinition] [popupdefinition id=11136]parachute[/popupdefinition]. Une invention tellement s&ucirc;re qu'il d&eacute;cida de l'&eacute;trenner en grande pompe en sautant de la Tour Eiffel. Vous l'aurez compris, si cette invention fait partie de notre top 10, c'est parce qu'elle n'a jamais fonctionn&eacute;. Franz Reichelt fut tu&eacute; sur le coup. &copy; Tour Eiffel, Wikip&eacute;dia, DP. Permission PD-US

Le manteau parachute de Franz Reichelt

Le manteau terrestre correspond à la partie du globe terrestre située entre la croûte et le noyau externe. Cette couche épaisse de la Terre représente environ 84 % du volume total de la Planète et s'étend de 35 à 2 890 kilomètres de profondeur.La discontinuité de Mohorovičić marque la limite entre la croûte terrestre et le manteau supérieur. Cette discontinuité est aussi appelée Moho. C'est le sismologue croate Andrija Mohorovičić, qui a découvert cette discontinuité en 1909 en étudiant la propagation des ondes sismiques.La discontinuité de Gutenberg marque la limite entre le manteau inférieur et le noyau externe. Elle est nommée d'après le sismologue allemand Beno Gutenberg, qui a découvert cette discontinuité en 1914 en étudiant également la propagation des ondes sismiques.Composition et description du manteau terrestreLe manteau terrestre est composé principalement de roches silicatées, riches en fer et en magnésium. Les minéraux les plus courants dans le manteau supérieur sont l'olivine, le pyroxène et le spinelle, tandis que le manteau inférieur est composé principalement de pérovskite et de magnésiowüstite. Les scientifiques estiment que la température dans le manteau varie de 500 °C à la base de la croûte à environ 4000 °C à la limite du noyau externe.Le manteau est divisé en deux parties principales : le manteau supérieur et le manteau inférieur. Le manteau supérieur s'étend de la base de la croûte terrestre à une profondeur d'environ 660 kilomètres, tandis que le manteau inférieur s'étend de cette profondeur jusqu'à la limite du noyau externe. Le manteau terrestre est solide mais se comporte comme un fluide visqueux. Cette viscosité varie considérablement en fonction de la profondeur, de la température et de la composition. Dans la partie supérieure du manteau, la viscosité est relativement faible en raison de la présence de minéraux tels que l'olivine, qui ont une structure cristalline permettant une déformation plus facile. Dans la partie inférieure du manteau, la viscosité est plus élevée en raison de la présence de minéraux tels que la bridgmanite, qui ont une structure cristalline plus rigide.Structure de la Terre : 1. croûte continentale ; 2. croûte océanique, 3. Manteau supérieur ; 4. Manteau inférieur ; 5. noyau externe ; 6. noyau interne ; A : Discontinuité de Mohorovicic ; B : Discontinuité de Gutenberg ; C : Discontinuité de Lehmann. © Dake, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5Le manteau terrestre et ses nombreux processus géologiquesLe manteau terrestre est un environnement dynamique soumis à des pressions et des températures extrêmes, où se produisent des processus géologiques importants tels que la convection mantellique, la fusion partielle, la subduction, la formation de diamants et l'interaction avec le noyau terrestre. Voici quelques-uns des processus et événements qui se produisent dans le manteau terrestre La convection mantelliqueLa convection mantellique est le processus par lequel la chaleur du noyau est transférée vers la surface de la Terre par des mouvements de convection dans le manteau. La chaleur provenant du noyau terrestre chauffe la base du manteau, ce qui rend les roches moins denses et les fait monter vers la surface. Lorsqu'elles atteignent la surface, elles se refroidissent et deviennent plus denses, ce qui les fait descendre à nouveau vers le bas. Ce mouvement circulaire de la matière du manteau est appelé convection mantellique.La convection mantellique et ses effets La convection mantellique est responsable de nombreux événements géologiques importants à l'intérieur du manteau terrestre.Voici quelques-uns des événements les plus importants :Plaques tectoniques à la surface de la Terre : les courants de convection dans le manteau exercent une force sur la base des plaques, les poussant dans différentes directions. Ces courants de convection font circuler la matière du manteau, entraînant le mouvement des plaques tectoniques à la surface de la Terre.Formation des chaînes de montagnes : lorsque deux plaques tectoniques entrent en collision, la convection mantellique peut entraîner la formation de chaînes de montagnes. Les roches du manteau peuvent remonter à la surface et former des montagnes lorsque les plaques se chevauchent.Formation des points chauds : les points chauds sont des zones où la chaleur du manteau terrestre s'élève à travers la croûte terrestre, provoquant la formation de volcans. Les points chauds sont causés par des panaches mantelliques, qui sont des colonnes de roche chaude montant à travers le manteau.Formation des dorsales océaniques : les dorsales océaniques sont des chaînes de montagnes sous-marines qui se forment lorsque la croûte terrestre s'étire et que la roche en fusion du manteau remonte à la surface. La convection mantellique entraîne le mouvement de la croûte terrestre et la formation des dorsales océaniques.La fusion partielleÀ mesure que la température et la pression augmentent dans le manteau terrestre, certaines roches peuvent fondre partiellement, formant du magma. Le magma peut remonter à travers le manteau et la croûte terrestre, provoquant des éruptions volcaniques.La subductionLorsque deux plaques tectoniques entrent en collision, l'une d'entre elles peut être poussée sous l'autre et descendre dans le manteau terrestre. Ce processus est appelé subduction. La plaque subductée peut fondre partiellement et libérer de l'eau et d'autres composés volatils dans le manteau, ce qui peut affecter la composition et la dynamique du manteau.La formation de diamantsÀ des profondeurs supérieures à 150 kilomètres dans le manteau terrestre, les conditions de pression et de température sont suffisamment élevées pour que les atomes de carbone se combinent et forment des diamants. Les diamants peuvent être transportés vers la surface de la Terre par des éruptions volcaniques ou par des mouvements de la croûte terrestre.L'interaction avec le noyau terrestreLe manteau terrestre est séparé du noyau externe liquide par une couche de fer solide appelée graine. Les mouvements du manteau peuvent affecter la convection dans le noyau externe, ce qui peut à son tour affecter le champ magnétique terrestre.Quels sont les outils et méthodes pour explorer le manteau terrestre ?L'exploration directe du manteau terrestre est extrêmement difficile en raison de sa profondeur et de sa pression élevée. Cependant, les scientifiques ont développé plusieurs outils et méthodes pour étudier le manteau terrestre de manière indirecte, notamment :la sismologie : les ondes sismiques générées par les tremblements de terre et les explosions volcaniques peuvent voyager à travers le manteau terrestre et être enregistrées par des sismomètres à la surface de la Terre. Les scientifiques peuvent utiliser ces données pour déterminer la structure et la composition du manteau en fonction de la vitesse et de la direction des ondes sismiques ;la tomographie sismique : cette technique utilise des ordinateurs puissants pour créer des images tridimensionnelles de l'intérieur de la Terre en utilisant des données sismiques. Les scientifiques peuvent utiliser la tomographie sismique pour visualiser les mouvements de convection dans le manteau et pour identifier les zones de subduction et de remontée du manteau ;la géochimie : les roches du manteau terrestre peuvent être étudiées en laboratoire pour déterminer leur composition chimique et leur âge. Les scientifiques peuvent utiliser ces informations pour comprendre les processus géologiques qui se produisent dans le manteau et pour retracer l'histoire de la formation de la Terre ;le magnétisme : les roches du manteau terrestre peuvent contenir des minéraux magnétiques qui enregistrent l'orientation du champ magnétique terrestre au moment de leur formation. Les scientifiques peuvent utiliser ces informations pour étudier les mouvements du manteau et les changements du champ magnétique terrestre au fil du temps ;le forage : bien que le forage direct dans le manteau terrestre soit actuellement impossible en raison de sa profondeur et de sa pression élevée, les scientifiques ont réussi à forer dans la croûte terrestre jusqu'à une profondeur de plusieurs kilomètres. Les échantillons de roche prélevés à ces profondeurs peuvent fournir des informations importantes sur la composition et la structure du manteau supérieur.En combinant ces différentes méthodes, les scientifiques peuvent obtenir une image plus complète du manteau terrestre et de ses processus géologiques complexes. 

Manteau terrestre

Le parachute est un dispositif avec une voile, dont le but est de ralentir, par frottement fluide, le mouvement vertical descendant d'une personne ou d'un objet, afin qu'il atterrisse sans dommage sur le sol. Un frottement fluide est une force de frottement exercée sur un objet se déplaçant dans un fluide. Plus l'objet se déplace vite, plus la force de frottement fluide qui s'exerce sur lui est importante, jusqu'à ce que soit atteint un régime d'équilibre : la force de frottement compense la force de gravitation. La vitesse de l'objet devient constante.
Inventé en 1797 par André-Jacques Garnerin
Invention du parachute
La première ébauche de parachute est signée Léonard de Vinci. En 1783, Louis-Sébastien Lenormand invente ce terme par analogie avec le mot parasol. L'engin qu'il crée est muni d'armatures de bois. Le 22 octobre 1797, André-Jacques Garnerin saute depuis un ballon au-dessus du parc Monceau à Paris, équipé du parachute qu'il a conçu. Il est fait uniquement de voile.
Utilisation du parachute
On distingue deux usages de cette invention : militaire, à compter de 1930, et sportif, avec une voile rectangulaire à compter de 1970. Ceux de type hémisphérique sont conçus pour le largage de masse de troupes militaires aéroportées. Les parachutes dits « ailes » peuvent se diriger et planer comme un parapente.
Le parachute se compose d'un sac-harnais qui contient deux voiles : la voilure principale, située dans la partie basse et pliée par les parachutistes, et la voile de secours, pliée par un personnel qualifié. Ces voiles sont reliées aux élévateurs par des suspentes. En cas de perte de conscience du parachutiste, l'ouverture de la voilure de réserve peut être déclenchée automatiquement.

Parachute

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Cette image de nombreuses machines volantes a &eacute;t&eacute; conserv&eacute;e par la Library of Congress (la biblioth&egrave;que du Congr&egrave;s, aux &Eacute;tats-Unis). Elle date de 1885 environ. On peut y voir 45 projets, tous plus inventifs les uns que les autres, dont certains ont vraiment essay&eacute; de voler. C'est le cas du num&eacute;ro 32 (en bas,&nbsp;au-dessus de la Tour Eiffel)&nbsp;qui illustre le [popupdefinition id=11137]planeur[/popupdefinition] [popupdefinition id=14992]ballon[/popupdefinition] [popupdefinition id=11117]dirigeable[/popupdefinition] de Charles Guill&eacute; dont il s'est servi pour une ascension (rat&eacute;e) &agrave; Paris le 13 novembre 1814. Le tr&egrave;s innovant num&eacute;ro 24 (&agrave; gauche sur l'image)&nbsp;repr&eacute;sente la machine de Jean-Charles Thilorier, qui devait amener les troupes fran&ccedil;aises en Angleterre dans le but de l'envahir. &copy; Library of Congress

Les machines volantes : Charles Guillé et Thilorier

Un planeur est un aérodyne, autrement dit un aéronef, dont la sustentation est assurée par les forces aérodynamiques, grâce à une voilure fixe.
Inventé en 1853 par George Cayley
Le planeur et la notion de finesse
Plus lourd que l'air et dépourvu de moteur, l'appareil a pour caractéristique principale, ce qu'on appelle la finesse. Elle traduit sa capacité à parcourir une distance donnée en perdant le moins d'altitude possible. À titre d'exemple, si un planeur parcourt 40 km en perdant 1.000 m d'altitude, on dit qu'il a une finesse de 40. Celle-ci varie avec la vitesse sur trajectoire. On parle alors de finesse maximale pour un poids déterminé, à une vitesse déterminée. Cette indication est capitale lors des vols de record de distance et de vitesse.
L'évolution du planeur
La pratique du planeur, de loisir ou de compétition, s'appelle le vol à voile. Physicien ingénieur, pionnier de l'aéronautique, Sir George Cayley met au point le premier exemplaire en 1853. Il est le premier à savoir identifier les quatre forces impliquées dans le vol : poussée, traînée, portance et poids. Composées d'abord de bois et de toile, les constructions sont ensuite réalisées en tubes d'acier et alliage d'aluminium. Aujourd'hui, elles sont qualifiées de « plastique », car elles sont en fibre de verre, en carbone ou en résine.
En l'absence de propulseur, le planeur dépend de son énergie potentielle. Sa mise en l'air la plus courante utilise un avion dit remorqueur. Monoplace ou biplace, il comporte trois parties. La voilure, constituée de deux ailes qu'on appelle « plumes », assure la portance. Des ailerons servent au contrôle de l'inclinaison sur l'axe de roulis. Des aérofreins augmentent le taux de chute de la machine, en vue de son atterrissage. Le fuselage abrite le pilote, les commandes, et les instruments de mesure. Il relie la voilure et les empennages qui assurent la stabilité et le contrôle sur les axes de tangage et de lacet.

Planeur

Le dirigeable, ou ballon dirigeable, est un aéronef nommé aussi aérostat. Il possède la caractéristique essentielle d'être plus léger que l'air. Le dirigeable dispose de plusieurs dispositifs pour amener à son décollage, à son atterrissage et à sa propulsion. Il se distingue des montgolfières et des ballons par le fait qu'il est capable de ne pas subir la direction des vents. Il est ainsi totalement manœuvrable verticalement.
Inventé en 1852 par Henri Giffard
Principe et description du ballon dirigeable
Son invention est attribuée à Henri Giffard, chercheur français spécialisé dans le domaine de la navigation aérienne. Il passe à la postérité en 1852, lorsqu'il parvient à faire voler son dirigeable le 24 septembre de cette même année, entre l'hippodrome de Paris et la ville de Trappes, parcourant de ce fait 27 km. Son engin mesure 44 m de long et possède une forme en cigare. Il est muni d'un moteur à vapeur qui actionne une hélice positionnée sous le ventre de l'appareil. Henri Giffard atteint une vitesse de 10 km/h, mais la dirigeabilité de son aérostat ne lui permet pas de remonter des courants venteux puissants. Par cet exploit retentissant, Henri Giffard est considéré, à l'image des frères Montgolfier et Wright, comme un précurseur du vol aérien. 
Évolution du dirigeable
Il faut par la suite attendre 1871 pour que le Français Henri Dupuy de Lôme développe une nouvelle version d'aérostat motorisé. D'autres noms d'inventeurs jalonnent son évolution : Gaston et Albert Tissandier, Charles Renard et Arthur Krebs, David Schwartz, etc. Le dirigeable connaît son âge d'or dans l'entre-deux-guerres, notamment avec le ballon Zeppelin. Désormais, l'aérostat utilise la propulsion par hélices par des moteurs à explosion, par des moteurs électriques grâce à l'énergie photovoltaïque et même par des pédaliers.

Dirigeable

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Si [popupbiographie id=210]L&eacute;onard de Vinci[/popupbiographie] a &eacute;t&eacute; pr&eacute;curseur dans de nombreux domaines, bon nombre de ses inventions n'ont jamais pu fonctionner. Voici l'exemple de la vis a&eacute;rienne qui pr&eacute;destine l'[popupdefinition id=11168]h&eacute;licopt&egrave;re[/popupdefinition]. Elle a &eacute;t&eacute; con&ccedil;ue comme une toupie. Sans l'aide d'une queue, elle n'aurait pu faire autrement que de tourbillonner sans pouvoir &ecirc;tre dirig&eacute;e. Fabriqu&eacute;e entre 1487 et 1490, cet engin vole verticalement. Un souci cependant : L&eacute;onard de Vinci n'a pas pens&eacute; &agrave; la force de propulsion !&copy; DP

La vis aérienne de Léonard de Vinci

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En 1663, Francesco Lana de Terzi a l'id&eacute;e d'un engin volant plus l&eacute;ger que l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition]. Ressemblant &eacute;trangement &agrave; un bateau, il aurait support&eacute; de grosses sph&egrave;res aux parois de [popupdefinition id=14798]cuivre[/popupdefinition] de 180 [popupdefinition id=354]kilogrammes[/popupdefinition] pour 7,5 m&egrave;tres de diam&egrave;tre. Lana de Terzi pensait qu'en faisant le vide dans ces sph&egrave;res, l'engin aurait alors &eacute;t&eacute; plus l&eacute;ger que l'air et aurait pu d&eacute;coller. Cette machine n'a non seulement jamais vol&eacute; mais n'a m&ecirc;me jamais &eacute;t&eacute; construite : la fabrication de cloisons de cuivre suffisamment fines &eacute;tait impossible &agrave; l'&eacute;poque.&copy; DP

L'engin volant plus léger que l'air de Francesco Lana de Terzi

Le terme « air » désigne le fluide gazeux parfait, incolore, inodore et invisible qui constitue l’atmosphère terrestre. On l'associe plus généralement à la troposphère, la couche de l’atmosphère de la Terre la plus proche de la surface du globe. En contact direct avec cette dernière, l’air est donc sensible à l’évaporation des océans, à la photosynthèse ou encore aux activités humaines.
Composition de l'air
L’air est un mélange de différents corps purs dans leur état gazeux. La composition de l'air sec est la suivante :
78 % de diazote ;21 % de dioxygène ;environ 1 % d’argon ;des traces de néon, de krypton, de xénon et d’hélium.
Ces proportions — même si la concentration de l’air diminue avec l’altitude — sont identiques quel que soit le lieu et jusqu’à une altitude de 100 kilomètres. Au-delà, il n’y a pas quasiment plus d’air.
L’air contient également de la vapeur d’eau dans des concentrations qui peuvent beaucoup varier, aussi bien dans le temps que dans l’espace. Ainsi, dans un air froid, le volume de vapeur d’eau dans l’air ne dépasse pas les 0,6 %. En revanche, dans un air chaud, il peut monter jusqu’à plus de 4 %.
Certaines activités humaines affectent la composition de l’atmosphère. En France, la qualité de l’air est désormais surveillée. En fonction des prévisions météo, des pics de pollution peuvent être prévus sur des zones assez précises. © SD-Pictures, Pixabay, DP
Pollution de l’air
La pollution atmosphérique est susceptible de modifier la composition de l’air et d’y ajouter ou d’y supprimer de l’ozone, du méthane ou encore du dioxyde de carbone, par exemple. Les proportions de ces gaz aussi peuvent varier avec l’altitude. Ainsi, l’ozone se concentre entre 20 et 40 kilomètres d’altitude, dans la couche d’ozone.
L’air véhicule aussi des aérosols, des particules solides ou liquides formées par des phénomènes naturels — comme les éruptions volcaniques ou la dispersion du pollen — ou par des activités industrielles. La concentration des aérosols est bien sûr variable.
Mouvements de l’air
L’air est aminé de mouvements incessants provoqués par des différences de température et de pression. En effet, la température de l’air, par exemple, décroît, dans la troposphère, de quelque 6 °C par kilomètre d’altitude. De quoi créer des mouvements de convection rapide. Les mouvements de l’air se ressentent notamment lorsque le vent souffle.

Sa patine verte est caractéristique et recouvre notamment la statue de la Liberté : le cuivre est partout, des ustensiles de cuisine aux ordinateurs, mais aussi sur les toits.
Généralités
Symbole : CuNuméro atomique : 29Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 1Masse atomique : 63,546 uIsotopes les plus stables : 63Cu stable avec 34 neutrons (69,17 %), 65Cu stable avec 36 neutrons (30,83 %)Série : métaux de transitionGroupe, période, bloc : 11, 4, dDensité : 8,96Point de fusion : 1.084,62 °CPoint d’ébullition : 2.562 °C
Historique du cuivre
Le cuivre est connu depuis fort longtemps, puisque c'est le premier métal travaillé par l’Homme. D'anciennes traces de fusion du cuivre ont été datées de la première moitié du Ve millénaire avant J.-C. Formant un alliage avec l'étain, le cuivre est à l'origine d'une révolution technologique, l'âge du bronze (2.300 ans avant notre ère).
Propriétés du cuivre
Métal de couleur rouge ou orangée, le cuivre est ductile et malléable. Il possède une très grande conductivité électrique et présente une certaine résistance à la corrosion. Le cuivre présente aussi des propriétés antisalissures.
Utilisation du cuivre
Le cuivre est présent dans de nombreux alliages, notamment dans les radiateurs et les échangeurs de chaleur. Sa bonne conductivité électrique (la meilleure parmi les métaux non précieux) et thermique en fait un matériau de choix en télécommunications, dans le bâtiment, les transports ou encore le domaine de l'énergie. Les circuits intégrés et les circuits imprimés possèdent de plus en plus de cuivre. On utilise aussi le cuivre dans les tubes à vide et les guides d'onde.
En architecture, le cuivre peut servir comme matériau de couverture étanche, sur les toits par exemple. Dans les alliages avec le nickel, le cuivre est employé en construction navale pour sa bonne tenue à la corrosion.
Les composés cuivrés, minoritaires dans l'utilisation du cuivre, servent notamment dans les fongicides. Parmi les alliages de cuivre, notons le laiton (cuivre et zinc, pour les douilles d'obus et les matériaux à mémoire de forme notamment) et le bronze (cuivre et étain, matériaux de frottement).
Effets du cuivre sur la santé et toxicité
Il existe une nocivité pour l'Homme à très haute dose avec le cuivre consommé sous ses formes oxydées. Par ailleurs, le cuivre est un oligoélément essentiel pour la spermatogénèse, tout en étant capable d'affecter la motilité des spermatozoïdes.

Cuivre

Le kilogramme est l’unité légale de masse, son unité SI – comprenez, celle du Système international d’unités. Son symbole : kg.La définition du kilogramme la plus récente est celle proposée par la 26e Conférence générale des poids et mesures. Elle repose sur la constante de Planck (h) dont la valeur est universelle et immuable.Les physiciens ont choisi cette constante comme base de la définition du kilogramme, car elle s’exprime en kg.m2.s-1. Or le mètre et la seconde sont précisément définis. Connaissant la valeur de la constante de Planck, h = 6,62607015 x 10-34 Js ou kg.m2.s-1, il devient donc possible de définir aussi précisément le kilogramme. À l’aide d’une balance de Kibble — appelée aussi balance du watt —, par exemple, qui permet de faire le lien entre la masse d’un objet et des propriétés électriques qui font intervenir la constante de Planck.Ici, une balance de Kibble, encore appelée balance du watt. Un instrument qui permet de mesurer de manière très précise la masse d’un objet. © Richard Steiner, Wikipedia, CC by-SA 3.0Une ancienne définition pas assez préciseRappelons que jusqu’en mai 2019, le kilogramme correspondait à la masse du prototype international en platine iridié de 1889 déposé au pavillon des Poids et Mesures (à Sèvres, Hauts-de-Seine), sous le contrôle du Bureau international des poids et mesures (BIPM), dont le représentant français est le LNE (Laboratoire national d’essai et de métrologie). D’autres prototypes, nationaux, existent dans le monde. L’étalon international détenu en France porte le numéro 35.Après la mesure effectuée en 1889, deux autres ont été effectuées pour comparer le prototype international à des prototypes nationaux d’autres pays et à des témoins, en 1946 et en 1989. Ces mesures ont mis en évidence une modification de la masse d’environ 30 microgrammes, avec une dispersion des résultats de la mesure de l’ordre de 100 microgrammes.Considérant que la précision de l’ordre de 5x10-8 de la définition du kilogramme était mauvaise, les chercheurs ont choisi de proposer une nouvelle définition, indépendante de tout objet physique.

Kilogramme

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Le Hughes H-4 Hercules d'Howard Hugues est un avion a demand&eacute; des moyens de conception &agrave; la hauteur de sa d&eacute;mesure (18 millions de dollars). Pendant son unique vol, il r&eacute;ussit &agrave; rester en l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] durant une minute &agrave; 21 m&egrave;tres au-dessus de l'eau. Il a donc d&eacute;coll&eacute;, me direz-vous ! Pas tout &agrave; fait, son envol aurait eu lieu uniquement &agrave; cause de l'effet de sol. Cet &eacute;chec cuisant le mit d&eacute;finitivement au [popupdefinition id=10702]garage[/popupdefinition].&copy; DP

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