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La foudre, un phénomène visible mais aussi audible

La foudre, un phénomène visible mais aussi audible. Fabre Maxime,, Urbaneja Dorian, Salib jérémy L1. Plan. Introduction I) Formation des orages II) Phénomènes physiques Les éclairs Le tonnerre III) Les applications Récupération de l’énergie La machine de Wimshurst Conclusion.

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Presentation Transcript


  1. La foudre, un phénomène visible mais aussi audible Fabre Maxime,, Urbaneja Dorian, Salibjérémy L1

  2. Plan • Introduction • I) Formation des orages • II) Phénomènes physiques • Les éclairs • Le tonnerre • III) Les applications • Récupération de l’énergie • La machine de Wimshurst • Conclusion

  3. Introduction • L'homme a toujours été fasciné par la foudre -> dimension mythique • À partir du XXème siècle l'étude de la foudre devient une science • Volonté de comprendre ce phénomène physique • Orages indispensables • Assurent le maintient du champ électrique de notre planète

  4. I) Formation des orages – Formation d’un cumulonimbus • Instabilité dans l’air • Montée de l’air chaud  refroidissement • Condensation vapeur d’eau

  5. I) Formation des orages – Le nuage accumule de l'eau • Dégagement de chaleur qui se transmet à l'air • Etat d’équilibre dans la troposphère • Peut culminer jusqu’à 14km d’altitude • Production de grêle

  6. I) Formation des orages – L'électrisation du nuage • Phénomène d'électrisation par frottements  • Charges positives en haut du nuage et charges négatives en bas • Excès de charges négatives se massant à la base du cumulonimbus • Sol se charge positivement

  7. II) La voix et l’image • Eclairs, phénomènes visibles • Les signes précurseurs de la foudre • Différents types d’éclairs • Tonnerre, phénomène audible • Causes • Du roulement de tambour aux grondements sourds

  8. II) Les éclairs - Les signes précurseurs de la foudre • Déplacements des traceurs qui ionisent l ’atmosphère • Canal ionisé s’établi entre le sol et le nuage • Une ou plusieurs décharges se produisent

  9. II) Les éclairs - caractéristiques • 30.000 degrés autour du traceur • Peut atteindre 40.000km/h • Canal de 2 à 3 centimètres • Intensité de 30.000 ampères pour une tension de 100 millions de volts

  10. II) Les éclairs – Pourquoi sont-ils visibles? • Gaz sur le trajet de la décharge électrique surchauffés et ionisés, ils émettent alors de la lumière • Teinte exacte de l'éclair dépend de plusieurs facteurs : • La densité de courant • La distance à l'éclair • Les différentes particules présentes dans l'atmosphère

  11. II) Les éclairs – Différents types • Les éclairs inter-nuageux • Les éclairs intra-nuageux • Les éclairs nuages/sol • Avec 3 différentes classifications

  12. II) Le tonnerre - causes • Les gaz sont surchauffés à près de 30 000°C • Variation de la température  dilatation brutale de l'air • Formation d’ondes de choc

  13. II) Le tonnerre - Du roulement de tambour aux grondements sourds • Impact proche, le bruit est court et intense • Réflexions multiples du bruit, sur les nuages par exemple, peuvent contribuer à allonger la durée du tonnerre • Les différentes fréquences de l'onde sonore produite par l'éclair ne se propagent pas toutes de la même façon: • Les fréquences les plus hautes sont anisotropes • Les fréquences les plus basses se propagent de la même façon dans toutes les directions.

  14. II) Le tonnerre – calcul de la distance d’un éclair • Calcul des secondes entre éclair et tonnerre • Divise le résultat par 3 car : • considère le vue de l’éclair comme instantané (300 000 km/s : vitesse de la lumière) • Vitesse du son : 340 m/s -> en 3 s : le son parcourt 1020 m (soit environ 1km) • Calcul approximatif

  15. III) APPLICATION – récupération de l’énergie • E = P x t (formule du calcul de l’énergie en électricité) • Éclairs : • grande puissance • durée moyenne : 25 microsecondes • Sur un an (moyenne de 1 millions d’éclairs) -> 5000 foyers • Puissance nettement inférieur aux centrales nucléaires • Problèmes : • Stockage de l’énergie • Infrastructure invraisemblable

  16. III) Application – machine de Wimshurst • Permet la création d’arcs électriques • Composé de secteurs, de balais métalliques et de condensateurs • Lors de la rotation les balais arrachent des électrons aux secteurs • Ces électrons sont stockés dans les condensateurs • Ils forment un arc électrique quand il y a assez d’énergie

  17. Conclusion • Nos connaissances sur les éclairs ont évolué pendant le 20e siècle • Différents types d’éclairs • Phénomène physique commun • La récupération/utilisation de l’énergie des éclairs n’est pas réalisable actuellement

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