Twitter YouTube SoundCloud LinkedIn

Tiennot blog

Vidéo : la surfusion

Mardi 26 février 2013, 21:48 (par admin)

Depuis quelques temps, je publie des vidéos sur une chaîne YouTube (http://www.youtube.com/tiennotg). Voici la dernière d'entre elles, qui parle d'un phénomène physique un peu curieux : la surfusion.

Dans cette vidéo, j'explique rapidement en quoi consiste le phénomène physique, puis je réalise deux expériences : une première pour déterminer à quel moment du refroidissement de la bouteille se produit la surfusion, et la deuxième pour montrer l'instabilité de l'eau surfondue en précipitant la formation de glace à l'aide d'une perturbation.


Télécharger la vidéo : ogg, mp4.
À retrouver ici sur YouTube

Je ne vais pas détailler plus longtemps le contenu de la vidéo (vous n'avez qu'à la regarder :p), mais je vais en revanche apporter quelques précisions sur le dispositif électronique utilisé pour les mesures au cours de la première expérience.

Pour la mesure de transparence, le fonctionnement est très simple : une photorésistance est placée face à une LED qui l'éclaire. Plus la bouteille contient de glace, plus la luminosité reçue par la photorésistance est faible, d'où une mesure de transparence. Cette dernière est tout simplement montée en série avec une résistance de 30 kOhms (valeur déterminée par essais successifs), de manière à se trouver à environ 4,5 volts pour la mesure maximale. Ceci permet d'exploiter pleinement le convertisseur analogique-numérique qui suit, qui peut supporter des tensions allant jusqu'à 5 volts. La transparence est alors proportionnelle à la tension aux bornes de la résistance de 30 kOhms.

Pour la mesure de température, c'est un LM 35DZ qui est utilisé. Ce capteur peut mesurer des températures allant de -55 °C à +150 °C. Pour l'alimenter, il est nécessaire d'utiliser une alimentation symétrique. Comme je n'en avait pas sous la main, j'ai utilisé une astuce pour la simuler : en utilisant deux résistances de 10 kOhms en diviseur de tension, on peut obtenir une alimentation symétrique -4,5 volts / 4,5 volts à partir d'une non symétrique de 9 volts (voir schéma ci-dessous). Du reste, le fonctionnement du capteur est assez simple ; je vous laisse vous reporter à la documentation du constructeur pour en savoir plus.

image : /images/blog/surfusion_01.png

Enfin, pour pouvoir enregistrer les données sur l'ordinateur, j'ai choisi d'utiliser une carte Arduino Uno. D'une part, ce type de carte est très simple à programmer, d'où un gain de temps conséquent. D'autre part, elle peut se connecter à un ordinateur via un port USB, tout en émulant sur ce dernier un port série. La carte se commande donc comme à travers une liaison série, mais par un port USB, ce qui permet de s'affranchir du problème de la disparition du port série sur les ordinateurs les plus récents (bien que celui de l'expérience en comporte un). Pour enregistrer les données, j'utilise un script écrit en python, qui est extrêmement simple : il demande à l'Arduino de relever les mesures, et les enregistre dans un fichier avec le temps écoulé depuis le début de l'expérience. Les convertisseurs analogique-numérique de l'Atmega 328 sont largement suffisant pour cette application : ils possèdent une résolution de 10 bits.

Commentaires