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Machines à mouvement perpétuel ULB – Faculté des Sciences – Département de Physique Babczenko Szymon et Bagui Eleni

1. Introduction

Les machines à mouvement perpétuel sont des machines, qui, une fois mises en mouvement, fournissent du travail sans avoir besoin d'une source extérieure d'énergie. Elles continueront à se mouvoir indéfiniment. L'idée du mouvement perpétuel n'est pas récente ; le premier manuscrit dans lequel il y est mentionné date du 5ème siècle avant J-C. Ces machines ont pendant très longtemps captivé les inventeurs et chercheurs, parmi lesquels se trouvent Léonard de Vinci, Nikola Tesla, Christian Huygens, etc. Pourtant, est-il possible ? Beaucoup d'entre eux qui se sont lancés dans la quête du mouvement perpétuel ont abandonné, étant arrivés à la conclusion que celui-ci est impossible à accomplir. Ci-dessous nous vous présentons quelques machines dont le mouvement semble perpétuel, mais ne l'est pas réellement.

2. La roue déséquilibrée

Il s'agit d'un des premiers modèles de mouvement perpétuel. En effet, déjà au 12ème siècle, un mathématicien et astronome indien nommé Bhaskara proposa une roue déséquilibrée, remplie de mercure. L'idée est simple et intrigante : lorsqu'on coupe verticalement la roue en deux parties égales, dans l'une d'entre elles se trouvera toujours plus de mercure que dans l'autre, c'est-à-dire qu'une moitié sera plus lourde que l'autre à tout instant et aura tendance à se placer au point le plus bas de la roue. Celle-ci tournera donc indéfiniment.

En pratique, aucune roue déséquilibrée n'a réussi à tourner indéfiniment à cause d'une grandeur vectorielle : le moment de force, qui s'exprime par la formule

c'est-à-dire le produit vectoriel entre le rayon et la force appliquée en un certain point du système. Cette grandeur permet de déterminer si un objet pourra se mettre en rotation autour d'un pivot.

Sur notre roue, nous nous apercevons que sept billes se trouvent dans la partie droite, et cinq à gauche. Après avoir calculé le moment de force à droite et à gauche, nous remarquons que les moments de forces sont égaux de part et d'autre. C'est pour cela qu'il n'y a pas rotation. Le mouvement de rotation continu ne sera possible que s'il y a un déséquilibre du moment entre les parties gauche et droite.

3. Le pendule électromagnétique

Le pendule électromagnétique est un pendule accéléré par un électroaimant caché dans la base de la machine. Au bout du pendule se trouve un aimant permanent qui ferme un interrupteur. Lorsque l'électroaimant est branché, celui-ci repousse l'aimant grâce au champ magnétique et met en mouvement le pendule qui, à son tour, ouvre l'interrupteur. Puisque l'électroaimant est alors débranché, le champ magnétique qu'il génère disparaît, et l'aimant permanent n'est plus repoussé, donc le pendule peut revenir à sa

Figure 1 – représentation du circuit électrique du pendule électromagnétique, vue de profil.

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position initiale, refermant ainsi l'interrupteur, et permettant au courant de circuler à nouveau. C'est alors que, pendant une fraction de seconde, la pile charge les condensateurs, au lieu d'alimenter l'électroaimant, car ceux-ci possèdent une résistance plus basse, ce qui donne suffisamment de temps afin que le pendule puisse passer de l'autre coté, et le procédé se répète.

Il est très facile de se rendre compte que ce n'est pas un mouvement perpétuel. Cependant, cette machine permet d'expliquer de manière amusante un circuit électrique simple, ainsi que le fonctionnement des condensateurs.

4. L'oiseau buveur

L'oiseau buveur est constitué d'un tube en verre , dans lequel se trouve un liquide appelé dichlorométhane. L'expérience consiste à placer un verre d'eau (ou un autre liquide au choix), et d'y tremper le bec de l'oiseau. L'oiseau se trouve au début en position verticale. Après quelques instants, nous observons qu'il commence à se pencher, et retrempe son bec dans l'eau. Le même mouvement se répète à chaque reprise ; il semble donc réaliser un mouvement perpétuel. En réalité, l'oiseau buveur est un moteur thermique qui fonctionne entre deux sources de chaleur.

L'air ambiant constitue la source chaude. La tête de l'oiseau est recouverte d'un matériau absorbant rapidement l'eau, constituant la source froide. Au début, après avoir trempé son bec dans l'eau, l'oiseau est en position verticale, avec la tête humide. L'air ambiant provoque l'évaporation de l'eau sur sa tête. A cause de l'évaporation, sa tête se refroidit, provoquant une condensation (passage de la phase gazeuse à la phase liquide) de la vapeur de dichlorométhane à l'intérieur. Cela aboutit à une différence de pression entre la tête et le bas de l'oiseau, qui engendre une montée du liquide, et provoquant une rotation. L'oiseau replonge donc son bec dans l'eau.

5. Le radiomètre de Crookes

Le radiomètre de Crookes, également appelé « moulin à lumière », a été inventé en 1873 par William Crookes. Il est constitué d'une bulle en verre sous vide partiel dans laquelle se trouve un système rotatif au bout duquel s'y trouvent attachées quatre ailettes, noires d'un côté et argentées de l'autre. Lorsqu'on expose ce dispositif à un rayonnement électromagnétique, il se met à tourner. Les scientifiques ont suggéré que le mouvement était dû à l'absorption et la radiation de la lumière. Comme le côté noir de l'ailette absorbe plus d'énergie lumineuse que le côté argenté (réfléchissant), il se réchauffe plus vite. Donc l'air se trouvant près de la face noire est plus chaud que l'air du côté blanc. Cette différence de température créé un courant d'air, faisant tourner les ailettes.