CONDUIRE EN RÉDUISANT LES PERTES

 Une question d'éducation...

SAPINS DE NOËL ET TERRES AGRICOLES

 Décembre 2020

  Merci, Louis, pour ce bon texte de Jean-François Nadeau, un des tout derniers bons chroniqueurs du Devoir...

  Une chose qui me frappe dans l'article :

« Du sapin cependant, la mémoire retient surtout son usage festif, associé aux célébrations de Noël.
Au Québec, plus de 8000 hectares de terres agricoles sont utilisés désormais pour produire des sapins de Noël. Dans ces régions limitrophes des États-Unis que sont les Cantons-de-l’Est et Chaudière-Appalaches, plusieurs champs de culture ont été rachetés, au fil des années, par de gros producteurs de sapins.»

  Un hectare est une surface de 100 m par 100 m ! Imaginez 8000 hectares... pas pour cultiver des fruits et des légumes essentiels à la vie, sur de précieux territoires agricoles au sud du Québec, pour ne pas avoir à les importer de l'étranger au profit de tous, mais pour faire de la monoculture de sapins, un produit non essentiel que nos voisins viennent cultiver ici pour ne pas sacrifier leur territoire agricole !

    La façade des trois phases de Place Belvédère fait 150 m, et le carré fait 2,25 hectares. Combien de tonnes de patates, de carottes et de navets pensez-vous qu'on pourrait cultiver sur une telle surface, à l'année longue dans une serre, sans utiliser de glyphosate, un herbicide hautement toxique imposé par la multinationale Monsanto-Bayer ?

  Comme mon grand-père Arthur Dion (1882-1958) me l'avait raconté, quand il était petit dans notre ville natale de St-Raymond, les Anglais, qui avaient construit dès 1860-70 un chemin de fer de Québec à St-Raymond afin d'acheminer vers l'Angleterre les magnifiques pins de la vallée de la rivières Ste-Anne, avaient pratiquement fini de les raser. Aujourd'hui, on les compte sur les doigts de la main...

  N'est-ce pas là une bonne illustration de notre état de servitude comme « french canadians » qui, à deux reprises se sont dit NON à l'existence comme nation dans le monde (clic) ?

  C'est sans parler de nos immenses ressources minières qui font la fortune des étrangers (voir L'ARNAQUE DU MILLÉNAIRE clic), surtout 'Américains', depuis toujours. Or, nos gouvernements successifs de valets n'ont cessé de leur fournir de généreuses subventions et crédits d'impôts pour construire des routes et autres moyens pour leur faciliter le pillage de ces ressources exportées à l'étranger chaque année, sans payer le centième de leur valeur... Et sans aucune transformation dans des usines métallurgiques québécoises : nous pourrions être des champions dans le monde, si l'intelligence était au pouvoir !

  Et c'est plus que jamais le cas avec le nouveau 'plan Nord' (clic) de notre gouvernement actuel; le plan idéal des porteurs d'eau qui fait suite à celui de John James Charest, l'envoyé d'Ottawa en 1998 !

  Nous apprenons aujourd'hui que de nombreuses rivières débordent et obligent de nombreuses familles à évacuer leur maison inondée. Plusieurs maisons sont déjà détruites. Or, une des causes principales de ces drames est le fait que des centaines de milliers d'hectares de nos forêts sont données à des entreprises, étrangères pour la plupart, qui les rasent en payant des redevances insignifiantes. En effet, quand il n'y a plus d'arbres pour retenir l'eau, les rivières débordent; tout simplement...

  On comprendra alors pourquoi je suis celui que je suis, écœuré par notre servitude.

RÉPUBLIQUES DE BANANES

Pr Pierre-André Julien, économiste

Institut de recherche sur les PME
Université du Québec à Trois-Rivières

2011

   Les économistes retiennent généralement trois caractéristiques des républiques de bananes. La première est l'énorme disparité entre les riches et les pauvres. La seconde est la corruption généralisée.

   La troisième est une exploitation éhontée des richesses naturelles par les entreprises étrangères et leurs valets locaux.

   Dans le Québec d'aujourd'hui, le premier élément est peu présent. Même si l'on trouve des riches dont les gains équivalent à deux cents fois le salaire des ouvriers et que le revenu moyen des familles stagne depuis trente ans.

   Quant à la corruption, on peut espérer qu'elle se limite à l'industrie de la construction. Même si cette corruption continue à coûter très cher non seulement en coûts supplémentaires, mais aussi en accidents, comme on le voit avec des infrastructures qui s'effondrent trop souvent. Par contre, ce qu'on voit actuellement, avec le refus du gouvernement Charest de bonifier sérieusement les redevances minières et gazières, ressemble fortement à ce qui se passe dans ces républiques de bananes. On sait que les minières et les gazières n'ont versé en 2010 que 280 millions au trésor québécois ou 0,028 % des revenus qu'elles ont retirés du sous-sol, soit 10 milliards $.

   La dernière analyse du Mouvement Desjardins prévoit que cette situation ne changera pas avec le Plan Nord, non seulement parce le gouvernement Charest refuse de «taxer» les compagnies sur l'extraction des ressources plutôt que sur les profits nets déclarés, comme le font à peu près tous les pays industrialisés, mais parce qu'en retour il prévoit dépenser 500 millions par année avant 2016 pour ouvrir des routes, des ports et des aéroports.

   Par exemple, il a promis à la Stornoway Diamond de Vancouver de prolonger la route 167 pour un coût de 287,6 millions $ pour qu'elle puisse atteindre les gisements de diamant valant au moins cinq milliards.

   Mais c'est la même histoire avec Falconbridge, installée à l'extrême nord du Québec qui exploite depuis près de vingt ans une très riche mine de nickel (Raglan), sans avoir à peu près rien payé en redevances, alors que ce gisement lui rapporte plus de 1,3 milliard par année. Et monsieur Charest vient de signer le même accord avec la minière Jilin Lien Nickel lors de son récent voyage en Chine. Il en est de même des deux firmes pétrolières Junex et Petrolia qui tirent déjà des milliers de barils de pétrole sans payer aussi quoi que ce soit.

   Le prétexte est que ces entreprises sont soit en période d'exploration, soit font des gros investissements qui annulent leurs profits. Comme si ces entreprises travaillaient uniquement pour les beaux yeux de la « Belle Province » (grrrrr...)

   Quelques-uns pourraient être heureux que le Québec se distingue encore en étant la seule république de bananes du nord. Mais, il est probable que la grande majorité souhaite que nos richesses naturelles servent plutôt à payer une partie de nos écoles et de nos hôpitaux sans parler de la dette.

 

Pierre-André Julien

Bécancour

Institut de recherche sur les PME

 

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RÉORIENTATION DE BÛCHES FLOTTANTES PAR LES VAGUES

RÉORIENTATION DE BÛCHES FLOTTANTES PAR LES VAGUES

Jean-Luc Dion
Ingénieur et professeur retraité
Département de Génie électrique et Génie informatique
Université du Québec à Trois-Rivières

Décembre 2019 – janvier 2023

1.  Hypothèses

A.     Il est probable qu’en vertu de la loi de production minimale d’entropie énoncée par Ilya Prigogine, Prix Nobel de Chimie 1977, les bûches de bois orientées au hasard sur une surface d’eau où se propagent des vagues parallèles, comme dans la figure 1 vont graduellement se réorienter parallèlement aux vagues comme dans la figure 2, particulièrement vite si leur longueur L est comparable à la moitié de la longueur d’onde des vagues λ. On sait que l’entropie est une grandeur qui mesure le désordre dans un système physique.

   

Figure 1                                                                Figure 2

B.     De plus, dans le cas où l’amplitude des vagues est relativement faible, les bûches devraient dériver lentement dans le sens des vagues à cause d’une « pression de radiation » analogue à la pression de radiation acoustique ou à la pression de radiation de la lumière. Toutefois, si la vague est une grosse déferlante, on sait que les bûches seront momentanément entraînées à la vitesse de la vague avant qu’elle s’écrase.

C.      Les bûches devraient aussi graduellement se rapprocher et former un groupe compact qui dérivera dans le sens des vagues.

D.       Dans le cas où l’on produit des vagues stationnaires parallèles entre deux grandes surfaces planes, les buches initialement orientées au hasard doivent graduellement se regrouper dans le nœud des vagues et s’aligner parallèlement à celles-ci (figure 3).

                    

                           Figure 3 – Buches de bois dans des vagues stationnaires.

NOTE :     Ces hypothèses sont inspirées par mes travaux antérieurs sur la réorientation des cristaux liquides par un champ ultrasonique ([1]).

2.  La loi de production minimale d’entropie

La loi ou théorème de production minimale d’entropie formulé par Ilya Prigogine peut s’énoncer comme suit [[2]]:

« Tout système physique évolue naturellement d’une façon telle que le taux d’augmentation de son entropie soit minimal. »

    On sait que l’entropie est une mesure du désordre dans un système physique. Par exemple, quand on chauffe de l’eau, son entropie augmente avec l’agitation moléculaire.

    D’autre part, si on fournit par exemple de l’énergie par un faisceau laser à une petite sphère suspendue, on sait que sa température s’élèvera de façon exponentielle pour atteindre finalement une certaine température, supérieure à celle de la pièce. Or, d’après le théorème ou loi de production minimale de Prigogine, le taux d’augmentation de son entropie sera en tout temps minimal, pour finalement atteindre zéro à l’équilibre des températures. La sphère sera alors dans un état dit de « non équilibre », car si on coupe le faisceau l’équilibre sera rompu et sa température reviendra à la valeur initiale. Il faut noter que tout être vivant est dans un état de non équilibre selon Prigogine, car si on coupe son alimentation en énergie il mourra… On devine que cette loi méconnue est absolument fondamentale dans le fonctionnement de la Nature et s’applique à tous les êtres vivants. Dans une des publications de Prigogine [[3]] elle s’énonce comme suit où S est l’entropie, t le temps et X_i une variable dont dépend le taux d’augmentation d’entropie dS/dt :

                                

3.  Les vagues

    Une définition : « La surface de la mer présente généralement une suite indéfinie d'ondulations parallèles presque identiques qui se propagent de façon sensiblement uniforme vers le rivage. On appelle houle cet ensemble d'ondulations ou de vagues. La houle est un mouvement oscillatoire des couches superficielles de l'eau dû au frottement du vent sur la surface. Plus le vent est fort et plus la distance de frottement sur l'eau est grande, plus la houle est forte » La déformation de l'interface (air-mer dans le cas d’une onde de surface) se propage à la vitesse de l'onde. Les particules d'eau mises en mouvement au passage de l'onde se déplacent avec une vitesse qui leur est propre, mais restent en moyenne à la même position [[4]].

     « L'oscillation des vagues est caractérisée par sa période T, sa longueur d'onde λ, son amplitude A (la moitié de la hauteur ou profondeur P) et sa vitesse de propagation. Ces mouvements correspondent à un transport d'énergie et non de matière. La forme des vagues peut être décrite sous forme sinusoïdale (approximativement), les particules d'eau décrivant des trajectoires circulaires (orbitales) dont le rayon diminue avec la profondeur (théorie de AIRY): au-delà d'une profondeur supérieure à une demie longueur d'onde, l'agitation de l'eau est négligeable. On peut donc définir une limite inférieure d'action des vagues qui est située à quelques dizaines de mètres de profondeur. » En eau profonde, quand la profondeur est supérieure à une longueur d’onde λ, le mouvement des particules d’eau est quasi-circulaire et diminue rapidement vers le fond (fig. 4 et 5) [[5]]

Figure 4 - Mouvement des particules d’eau dans une vague en eau profonde
selon la théorie de AIRY et déplacement d’une bille de bois.

            

Figure 5  Mouvement des particules d’eau dans une vague en eau profonde
selon la théorie de AIRY. Source :  https://topex.ucsd.edu/ps/trujillo_waves.pdf 

4.       Application

    Considérons les situations décrites par les figures 1 à 3 reprises ci-dessous. Dans la figure 1, les bûches sont orientées au hasard et oscillent sous l’effet des vagues. Or, par une longue démonstration en hydrodynamique, on pourrait sans doute démontrer que la perte d’énergie des bûches par frottement avec l’eau, et le taux d’augmentation d’entropie du système, sont minimales quand les bûches sont parallèles aux vagues, comme dans la figure 2. Par conséquent, selon le théorème de production minimale d’entropie, les bûches doivent graduellement se réorienter parallèlement aux vagues.

    De plus, les vagues comme ondes propageant de l’énergie exercent une poussée sur les corps flottant qui doivent alors dériver à une certaine vitesse. Et finalement les bûches se regrouperont en un ilot compact qui dérive dans le sens des vagues où elles s’entrechoquent, car elles se font ombrage mutuellement, de sorte que celles à l’arrière sont poussées vers les autres. Ce rapprochement s’apparente à un phénomène rapporté dans « L’album du marin » en 1836 [[6]] : deux navires initialement immobiles et orientés parallèlement aux vagues, assez près l’un de l’autre, ont tendance à se rapprocher et entrent en collision si on ne reprend pas le contrôle.

Enfin si les vagues sont stationnaires entre des parois planes verticales, les bûches se réorienteront parallèlement aux vagues et se regrouperont aux nœuds d’oscillation où elles seront pratiquement immobiles, comme dans la figure 3.

  

Figure 1                                                                            Figure 2

                        

Figure 3 – Bûches de bois dans des vagues stationnaires.

5.        Proposition de montage pratique

    Il est proposé ici de réaliser la démonstration relativement simple du phénomène décrit plus haut : la réorientation, le déplacement et le regroupement de bûches ou bâtonnets par des vagues ou ondes parallèles sur un plan d’eau. On distingue deux cas : celui des ondes progressives et celui des ondes stationnaires. La loi fondamentale qui décrite plus haut peut expliquer ce phénomène, et les montages suivants devraient permettre de le démontrer.

A-  Premier cas : ondes progressives

·     Réalisation

    En pratique, ce phénomène serait sans doute difficile à observer sur un lac ou sur la mer pour des raisons évidentes. D’une part, on voit rarement des bûches dispersées à la surface d’un lac comme dans la figure 1 (encore moins sur la mer). Mais cela a dû être observé au temps du flottage du bois sur nos lacs, mais je n’ai pas pu trouver de photos le démontrant. D’autre part, il faut avoir des vagues dont les crêtes sont relativement parallèles sur une grande distance, ce qui n’est pas fréquent. On pourrait imaginer le faire sur un grand lac d’au moins un ou deux km de rayon, où des bateaux à moteur qui se suivent et font l’aller-retour pourraient créer un système de vagues parallèles requis pour la démonstration.

    Une façon simple d’observer le phénomène à l’échelle d’un laboratoire est montré dans la figure 4 qui représente un bassin d'une longueur d'environ 150 cm contenant de l’eau d’une épaisseur de 5 à 6 cm, parcouru par des vagues périodiques produite par une barre rigide A oscillant à la fréquence f. En pratique, le bassin sera plus long que large. Un absorbeur B décrit plus bas empêche la réflexion des vagues pour avoir seulement des ondes progressives. Le cas des ondes stationnaires fait suite. En guise de bûche, on utilisera des allumettes de bois dont le bout soufré est enlevé. On peut de préférence découper des bûchettes dans des tiges de bois d’un diamètre de 3 à 4 mm, d’une longueur d’environ 40 mm : elles seront plus visibles que des allumettes… Graduellement les bûchette doivent se réorienter comme dans la figure 5 et se déplacer vers l’absorbeur B où elle se regrouperont.

    

Figure 4                                                                        Figure 5

    La figure 6 montre schématiquement le bassin en coupe verticale, non à l’échelle. Une longueur L d’environ 1,5 m et une largeur de 50 cm doivent être convenables. La barre oscillante doit être assez rigide et pivoter autour de la ligne C. Une façon de l’actionner est montrée plus bas. Le fond du bassin est de préférence une plaque de verre, ce qui permet divers modes d’observation. L’absorbeur qui empêche la réflexion des ondes est de préférence une lame de caoutchouc-mousse plane de la largeur du bassin, avec une longueur d d’environ 30 cm, disposée tel qu’indiqué en 6-b.

Figure 6

    La figure 7 montre une façon de faire osciller la planchette P qui produit des vagues. On peut utiliser un haut-parleur HP qui reproduit les sons de très basse fréquence au centre duquel on colle une tige souple T reliée au milieu de la planchette. Le HP étant relié à un générateur de courant sinusoïdal avec amplificateur doit pouvoir osciller à une fréquence de 5 à 10 Hz, avec une amplitude de quelques millimètres. De préférence, le haut-parleur devrait être fixé au bassin pour simplifier les réglages. La planchette doit être suffisamment rigide de façon que tous les points d’une ligne horizontale se déplacent également.

Figure 7     

B.  Deuxième cas : ondes stationnaires

·     Réalisation

    Pour produire des vagues ou ondes stationnaires, on utilisera la configuration de la figure 6-a où il n’y a pas d’absorbeur en B, de sorte qu’il y a réflexion quasi-totale. Pour qu’il se produise des ondes bien stationnaires, avec une couche d’eau d’environ 6 cm, et une longueur d’onde de 4 cm, il faut régler la fréquence au voisinage de 6,7 Hz comme il est démontré plus bas, la vitesse de propagation étant d’environ 27 cm/s (voir les calculs plus bas). On doit alors observer que les bûchettes vont graduellement s’orienter parallèlement aux ondes stationnaires et se placer aux nœuds de vibration.

Si le bassin a une longueur L d’environ 1,5 mètres, le temps d’aller-retour d’une onde est à peu près de 11 secondes. C’est approximativement le temps d’attente entre deux changements de fréquence pour trouver la bonne valeur, celle qui donnera un maximum d’amplitude A après quelques essais.

Figure 7 – Bûches de bois dans des vagues stationnaires.

    Selon Prigogine, le système dont nous discutons ici est une structure dissipative : un système qui se maintient dans son état quand on lui fournit de l’énergie, ici au moyen de la planchette oscillante. Dès qu’on cesse de lui fournir de l’énergie il s’effondre. On pourrait démontrer par des calculs en hydrodynamique que les pertes d’énergie dans ce système sont minimales quand les bûchettes sont parallèles aux vagues : le taux d’augmentation de l’entropie est alors minimal. Fondamentalement, tous les êtres vivants sont des structures dissipatives : ils meurent quand ils n’ont plus de source d’énergie…

8.        Calculs

    Afin de préparer efficacement une démonstration, il est très utile de connaitre la vitesse de propagation des ondes ou vagues sur l’eau dans ce cas où la profondeur de l’eau est voisine de 6 cm.
    Dans cette référence, :  « Des ondes à la surface de l’eau : une histoire qui fait des vagues ! », on trouve cette expression utile [[7]]:

                            

g : accélération de la pesanteur (9,81m/s² )

λ : longueur d’onde (m)

A : coefficient de tension superficielle
                       (A = 0,072 N.m-1 à 20°C dans le cas de l’interface eau-air)

ρ : masse volumique de l’eau (998 g/L = 998 kg/m³ à 22^oC)

H : profondeur de l’eau (m)

C : vitesse de propagation de l’onde (m/s)

Posons :  H = 0,06 m;  λ = 0,04 m;  A = 0,072 N.m^-1;  ρ = 998 kg m^-1

Alors:      c²  =  (0,0624 + 0,01133) x 1  =  0,07373, 

d’où c  =  0,271 m/s  =  27,1 cm/s

La relation entre la fréquence f, la longueur d’onde et la vitesse de propagation étant λ f  =  c,   
la fréquence requise est alors :  f = 6,79 Hz, environ 6,8 oscillations de la lame par seconde.

RÉFÉRENCES

Cette suggestion est inspirée de mes travaux dans le domaine des ondes et des vibrations, particulièrement de ceux-ci :

·       L’effet d’orientation des ultrasons sur les cristaux liquides. Principales publications :

* DION, J.L. et JACOB, A., « A new hypothesis on ultrasonic interaction with a nematic liquid crys-tal », Applied Physics Letters, v. 31, nº 8 (1977), 490-493.

* DION, Jean-Luc, « Un nouvel effet des ultrasons sur l’orientation d’un cristal liquide », Comptes Rendus, Académie des Sciences (Paris), tome 284 (1977), 219-222, note présentée par le Pr Alfred Kastler, Prix Nobel de Physique.

·       Le regroupement et la réorientation des fibres de pâte à papier en suspension dans l’eau par un champ acoustique ultrasonore.

·       * BRODEUR, P., DION, J.L., GARCEAU, J.J., PELLETIER, G. et MASSICOTTE, D., « Short fibre characterization in a stationary ultrasonic field », IEEE Trans. Ultrasonics, Ferroelectrics & Freq. Control, v. 36, nº 5 (1989), p.  549-553.

* DION, J.L., BRODEUR, P., GARCEAU, J.J. et CHEN, R., « Caractérisation acousto-optique des fibres: nouveaux résultats », J. Pulp & Paper Science, vol. 14, nº 6 (1988), p. J141-J144.

 https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Casimir

https://buks.net.technion.ac.il/files/2012/08/Buks_119.pdf

L’album du Marin, par P.C. Caussé, 1836,       https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6325558z.r=Album%20du%20marin%20Causs%C3%A9?rk=21459;2

[1]  DION, Jean-Luc, « The orienting action of ultrasound on liquid crystals related to the theorem of minimum entropy production », Journal of Applied Physics, v. 50, nº 4 (1979), 2965-1966.

[2]    « Ce théorème est mentionné dans La Nouvelle Alliance (Prigogine, Stengers, 1979, 152), mais il n’y est pas précisé que c’est Prigogine lui-même qui l’a établi, dans sa thèse d’agrégation de l’enseignement supérieur de l’Université libre de Bruxelles, intitulée Étude thermodynamique des phénomènes irréversibles, soutenue en 1945, et publiée en 1947 (Prigogine, 1947). »
Source :  https://journals.openedition.org/rhsh/553

« Introduction à la thermodynamique des processus irréversibles », I. PRIGOGINE  (Dunod, Paris 1968.

[3]     « Introduction à la thermodynamique des processus irréversibles », I. PRIGOGINE  (Dunod, Paris 1968.

[4]    La houle - http://jean-marc.charel.pagesperso-orange.fr/courants/oceanhoule.htm

[5]    Les vagues de l’océan - http://lesvaguesmouilles.e-monsite.com/pages/le-voyage-de-la-vague/le-mouvements-des-particules-d-eaux.html

 [6]    https://www.larecherche.fr/pourquoi-deux-bateaux-naviguant-sur-des-trajectoires-parall%C3%A8les-finissent-ils-par-se-rencontrer

« L’Album du Marin », P.C. Caussé :  https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6325558z/f7.item.texteImage#  

« C’est quoi l’effet Casimir ?» : https://couleur-science.eu/?d=d54984--cest-quoi-leffet-casimir

[7]     Étude expérimentale de la propagation d’un train d’ondes périodiques à la surface de l’eau, Jean Baurand, J. Phys. Radium Année : 1936

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