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Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...

Envoyé par RogerLAmer 
Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
vendredi 13 mai 2016 18:34:36
J'ai plein de questions à vous soumettre sur le sujet, et quelques informations, et je pense que c'était un peu trop dense pour le topic questions existentielles, donc voilà mes tribulations ondulatoires...

On utilise les ondes au quotidien, avec des fréquences s'étalant sur des nombres très variés, et dans des intensités difficiles à comparer :
  • Bluetooth 2.4 à 2.485 GHz, de 1 à 100Mbits/s de données échangés (en comptant la norme à venir) ;
  • Tous les bruits / sons qu'on entend ou qu'on produit 20 Hz à 20 MHz ;
    Wifi également autour des 2,4 GHz ou autour des 5 GHz suivant la norme que l'appareil a respecté et donc sa date de production. De 25 Mbits/s jusqu'à 7 Gbit/s de débit global dans la bande des 5 GHz (de 5170 MHz à 5835 MHz) ;
  • Micro-onde 1 GHz à 300 GHz. 100 à 1000 Watts ;
  • Radio (150 à 280 kHz, 100KW à 2000KW pour les GO, 550 kHz à 1 650 kH avec 1 à 2000KW pour les MO, 3 150 MHz à 26,1 GHz pour les OC, 87,5 MHz à 107,9 MHz pour la FM) ;
  • Ondes téléphones GSM (300 MHz à 3GHz).

Je sais que :
  • On n'entend que les sons émis sur une certaine page de fréquence (Wikipedia précise que même si une norme définit cette bande au centre des valeurs de 20Hz à 20000Hz, cela diffère suivant l'individu [fr.wikipedia.org])
  • Toutes les espèces n'ont pas le même niveau de sensibilité et donc les chiens entendent des ultrasons (très aigus, fréquences très élevées) auxquels l'homme n'est pas sensible
  • Le principe du micro-onde c'est d'envoyer des ondes à une certaine fréquence pour agiter les molécules d'eau et ainsi réchauffer par conduction de la chaleur tout le contenu
  • Envoyer une onde sonore sur de l'eau peut modifier sa course de manière visible [9gag.com]
  • Les ondes se propagent différemment suivant le milieu qu'elles traversent, c'est dans le vide qu'elles vont le plus loin car elles sont le moins freinées
  • Comme dans tout phénomène ondulatoire se pose la question de la fréquence de résonance, fréquence à laquelle l'impact mécanique d'une onde sur un objet est maximum, comme on peut en voir notamment l'illustration ici [9gag.com]
  • Quoi qu'il en soit l'influence des ondes sur la matière n'est pas négligeable [9gag.com]
  • Les ondes basse fréquence sont celles qui ont le plus d'impact sur les objets physiques (tremblements de terre)
  • Il existe plusieurs types d'ondes, les électromagnétiques, les ondes de gravité, les ondes sismiques, etc...
  • Certaines ondes sont visibles, là encore cela dépend de leur fréquence

J'imagine que :
  • La visibilité des ondes dépend aussi du milieu traversé et de sa sensibilité au type d'onde en question
  • La différence entre le son et les ondes, c'est uniquement la fréquence utilisée, il s'agit dans les deux cas d'ondes se propageant dans les milieux parcourus.
  • Nous sommes capables d'émettre sur des plages d'ondes suffisamment larges pour rester à la fois dans des ondes assez aigues pour limiter les impacts sur la matière et ne pas causer d'interférences
  • C'est l'amplitude des ondes utilisées qui permet de transporter plus ou moins d'information, et de les envoyer plus ou moins loin, donc la puissance de l'émetteur
  • La fréquence du micro-onde est choisie pour faire en sorte que seules les molécules d'eau s'agitent

Mais j'ai un milliard de questions
  • Qu'est-ce qui rend les molécules d'eau si différentes des autres pour qu'une fréquence de 2,4GHz n'agisse que sur elle ?
  • Comment se fait-il que cette fréquence de 2,4GHz revienne si souvent, et si c'est lié justement au fait que l'humidité sur notre planète justifie l'utilisation d'une onde qui a un impact particulier sur l'eau, comment se fait-il que le Wifi et autres bluetooth n'entraine pas la création de chaleur autour des molécules d'eau de l'air (ou de nos têtes) qu'elles traverse ?
  • Quelqu'un maitrise-t-il vraiment tous les tenants et aboutissants de ces phénomènes physiques au point de pouvoir réellement s'assurer que ce n'est pas nuisible d'y faire appel dans les quantités actuelles ?


Et je reviendrai sur tout le reste dès que possible, j'ai du taf.
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
vendredi 13 mai 2016 18:36:20
Une autre question : pourquoi les ondes en perte d'intensité ne perdent pas également en fréquence, ce qui les rendrait audible / visible à un moment de leur fin de vie ?
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
vendredi 13 mai 2016 19:56:05
Je te répond comme je peux quand j'aurais du temps, mais je pense que d'autres personnes sont mieux calées que moi sur ce sujet.
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
vendredi 13 mai 2016 21:12:29
Je ne prétends pas être une experte sur le sujet, mais je crois pouvoir répondre à quelques unes de tes questions (et en poser d'autres ) :

Citation

La différence entre le son et les ondes, c'est uniquement la fréquence utilisée, il s'agit dans les deux cas d'ondes se propageant dans les milieux parcourus.
=> Dans les différents types d'ondes que tu as cité plus haut, il faut bien distinguer les ondes acoustiques, qui ont besoin de se propager dans un milieu physique (donc pas dans le vide), et les ondes électromagnétiques (radio, wifi, etc), qui elles n'en ont pas besoin.

Citation

Certaines ondes sont visibles, là encore cela dépend de leur fréquence
=> A part les ondes lumineuses (qu'on ne peut pas véritablement "voir") et les ondes se propageant dans l'eau par exemple, je ne pense pas, mais c'est à confirmer.

Citation

pourquoi les ondes en perte d'intensité ne perdent pas également en fréquence, ce qui les rendrait audible / visible à un moment de leur fin de vie ?
=> Concernant ceci je ne peux pas te répondre, mais il me semble que c'est le cas, pour les ondes acoustiques au moins : j'ai déjà remarqué que les cordes de ma guitare (surtout la plus grave) avaient tendance à produire un son plus grave au fur et à mesure que le bruit s'estompait.

En tout cas très bonne idée de sujet, je me suis déjà posé certaines de ces questions, et leurs réponses m'intéresseraient beaucoup :)
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
samedi 14 mai 2016 01:41:46
Bien, ici tu nous parles des ondes acoustiques et des ondes électromagnétiques, exit les ondes de choc (séismes, coup...) et pour les plus violents d'entre vous les ondes de probabilités (quantisme toussa) même si elles ont quelques rapport avec les ondes électromagnétiques.

Il faut bien se dire que le son est un phénomène mécanique, c'est une vibration. Ce qui fait qu'elle va atténuer bien plus vite qu'une onde électromagnétique (pour vulgariser, elle transmet une partie de son énergie à la molécule suivante pour qu'elle vibre, alors que l'onde em va traverser). Généralement la fréquence se mesure en Hertz, soit l'inverse du temps.
La formule étant : f = c/l
avec F la fréquence en Hz ou 1/T
c la célérité (vitesse de la lumière dans le vide) en m/s
l la longueur d'onde en m.
Il est important qu'une onde à une longueur d'onde propre qui ne changera pas dans le cas d'une onde em. Cette longueur d'onde correspond à la distance qu'il faut à l'onde pour accomplir une période.

Il est donc intéressant de voir qu'une onde em ne changera pas de fréquence, contrairement à une onde acoustique.
le principe de vibration, quand l'amplitude est moins large, la période est plus courte (attention ne pas essayer avec un pendule, c'est différent), par extension la longueur d'onde, et donc la fréquence.
Il faut aussi noter, pour les ondes em, qu'en plus de pouvoir se déplacer dans le vide, leur vitesse va dépendre du milieu qu'elles traversent, puisque c correspond au vide, or, ces ondes vont ralentir en gardant la même longueur, il va falloir donc pour cela avoir une diminution de l'amplitude, et donc atténuation de l'onde => Si l'onde ne se déplace que dans le vide son intensité ne diminuera pas avant un temps théoriquement quasi infini.

Pour le phénomènes de résonnance, les exemples les plus spectaculaires sont les ponts. Bref, cette fois-ci n'espérez rentrer en résonance avec de la lumière, il s'agit d'un phénomène purement mécanique, le vent, le son, un séisme peuvent faire des vibrations pour donner l'état de résonance.


Effectivement, les ondes mécaniques ou de choc peuvent avoir un effet certain sur la matière. Moins visible, l'effet des ondes em est tout aussi dévastateurs (radioactivité, uv rien que ça peut vous faire comprendre), principalement parce qu'il n'y a pas besoin de résonance, certains em vont dégager une énergie telle que ça va exciter les molécules aux alentours (dans un corps, c'est pas top), et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'il n'y ai plus d'énergie, mais c'est ce qui peut provoquer des bonnes mutations des cellules et des cancers.

Dans ton point suivant tu confonds les ondes mécaniques et les ondes em. La fréquence ne change pas grand chose pour les em, concrètement, elles sont toutes dangereuses, surtout quand on est très prêt. Pour les ondes mécaniques, l'énergie libérée par un séisme étant un tantinet plus élevée que pour un cri, il faudrait bien éviter de mettre ses deux choses en comparaison quand à leur dangerosité.

Si on peut voir, ce n'est pas directement lié à la longeur d'onde. C'est légèrement plus complexe. Ce qu'il faut retenir, c'est qu'un photon excité à une certaine longueur d'onde (trop plein d'énergie) va essayer de redevenir stable en redescendant vers son état initial. Selon l'excitation, il y aura soit un pallier, plusieurs voire 0 et l'oeil humain est capable de voir la redescente de cette excitation entre (grosso modo) 400 et 800 nanomètres. Ceci n'est donc pas vrai pour les ondes mécaniques.


Le meilleur moyen de voir une onde, c'est de la faire passer dans des câbles électriques et de prendre un oscilloscope, les cas seront très rares où les milieux vont rendre les ondes em plus visibles. C'est sur qu'une onde mécanique dans un liquide se voit vite.

Le son étant une onde, il n'y peut avoir de différence entre les deux. Bon par exemple, mettons le son et la lumière :
son, onde mécanique => ne se déplace pas dans le vide, vibration, n'est pas visible
lumière, onde em => se déplace dans le vide, excitation, peut être visible

Plusieurs études ont déjà montré que les ultrasons provoquent des maux de têtes et des malaises bcp plus rapidement et fréquemment que pour les infrasons. Je ne m’avancerais pas sur notre capacité à émettre, n'étant pas renseigné sur le sujet.

Tu balancerais des rayons gamma à cette distance sur des molécules d'eau, t'inquiètes pas qu'elles seraient excités. Ce n'est pas tant la fréquence qui va exciter l'eau plutôt que l'énergie, pour refaire de la vulgarisation, on met un coup de taser pour stimuler les molécules d'eau à s'agiter, on fait juste attention à pas leur balancer la bombe nucléaire ou de leur mettre une pichenette.

L'eau est une molécule vachement importante, puisqu'elle est polaire, elle a donc un moment dipolaire non nul, concrètement, y a toute la famille de l'oxygène comme ça, mais ils sont beaucoup moins courant. De plus la liaison entre l'oxygène et l'hydrogène n'étant pas des plus fortes les hydrogènes vont tendance à aller vite voir d'autres oxygène pour faire des nouvelles liaisons (ouais meetic pour les atomes), donc il n'y a pas que l'eau qui est stimulé, c'est juste que le reste n'est pas notable.

Aucune idée

Le risque 0 n'existe pas. Même si on le pensait on découvrirait que c'est pas le cas (cc Marie Cury).

Les ondes em ne peuvent pas perdre en longueur d'onde, fréquence, célérité.
Les onde mécaniques peuvent, mais ne peuvent pas être vues.
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
mardi 17 mai 2016 11:09:39
Merci Bek !
Donc si je résume ce que j'ai raté et ce sur quoi tu as apporté de la lumière et que j'ai compris :
- Il existe bien au moins deux formes différentes d'ondes qui se comportent différemment, les ondes mécaniques et les ondes électro-magnétiques
- Les ondes em se propages sans modification de leur fréquence, jusqu'à ce que leur intensité soit nulle (donc quasiment jusque l'infini dans le vide)
- Les ondes em n'émettent pas de bruit à moins qu'elles soient tellement intenses qu'elles viennent agiter trop fort certaines molécules au point que la matière émettre une onde mécanique par déformation / choc. J'imagine que plutôt que d'être de la matière (atomique) en mouvement ce sont des charges (électrons uniquement ?) qui se propagent, et donc la matière n'est affectée qu'en fonction de l'intensité et de sa sensibilité à la perturbation magnétique (les matériaux conducteurs doivent être moins emmerdés du coup ils transmettent juste au voisin ? :s).
- La visibilité d'une onde dépend de son impact sur la matière (les cercles sur l'eau), et plus particulièrement sur les photons pour la question des couleurs en fonction du spectre. Les ondes mécaniques sont donc plus régulièrement visibles, étant donné que les ondes em n'impacte pas directement les photos et ont une influence plus conditionnée sur la matière ?
- L'influence des ondes mécaniques sur la matière dépend de leur fréquence et de leur amplitude, tandis que celle des ondes em dépend exclusivement de leur amplitude (mais c'est intrinsèquement lié dans leur cas donc ma phrase c'est vraiment de la merde).
- Plus on s'éloigne de la source d'une onde em (sauf dans le cas du vide) moins son impact est important.
- Une onde em peut être captée dans un circuit électrique et visualisée de la sorte.

Cool, on avance, je fais un peu le tri dans mes idées et j'aurai plein de concepts/questions à ajouter :p
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
mardi 17 mai 2016 13:50:29
-Oui
-Oui
-Oui ^^ Grosso merdo c'est ça, après c'est pas forcément des électrons (photons, bosons, positrons, négratons. La perturbation magnétique n'a pas forcément grand chose à voir (préciser avec Fay ou Archion ce point)
-Non. La lumière est faite de photons (voir dualité onde particule toussa), mais elle n'est visible que dans certains cas (aka les longeurs d'ondes de 400 à 800 nm). Par exemple le son est "mécanique" mais n'est pas visible. En fait on remarque plus facilement une onde mécanique (autre que le son) visuellement parce qu'elle laisse des traces (cercle sur l'eau, séismes...). Une em n'est visible que si elle émet dans la longueur indiquée lorsque les photons, électrons, toussaons essayent de revenir à un état non excité.
-En théorie oui. Je dis bien en théorie.
-Hmmpf pas vraiment, on va dire que tu peux mesurer des trucs avec les électrons, tu peux mesurer des ondes mécaniques (comme le son) en faisant de la modulation et démodulation de fréquence. Pour visualiser une em c'est plus compliqué. Concrètement, on se sert des em pour visualiser des choses (microscope électronique, "IRM", rayon x). Comme je suis un peu occupé en ce moment et que je veux pas dire de connerie je reviendrais sur visualiser une em plus tard (sauf si encore une fois fay ou archion veulent en parler).
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
mercredi 18 mai 2016 11:36:58
Donc pour la visibilité une onde mécanique n'aura pas d'influence sur les photons ? Le fait de faire vibrer les molécules attenantes aux photons leur en touche une sans faire bouger l'autre ? Du coup la seule stimulation des photons par onde serait électromagnétique ?

Ok. Merci en tout cas pour toutes ces précisions, tu m'as évité pas mal de recherches fastidieuses :)

Et effectivement il faut ajouter aux utilisations courantes aujourd'hui toutes les méthodes de visualisation (IRM, microscope à balayage électronique, rayons X...).

D'ailleurs tant qu'à parler des erreurs de compréhension, le scanner pour documents papier n'utilise pas de rayons électromagnétiques, il fonctionne (pour vulgariser) comme une caméra optimisée dans son fonctionnement (balayage par zones prédéfinies) pour un résultat de meilleure qualité.
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
lundi 23 mai 2016 13:11:02
On peut aussi dire que dans l'environnement on subit aussi les ondes qui sont produites par le déplacement d'objet dans son milieu (ex vagues généré par le déplacement d'un bateau) ou le fonctionnement d'appareil mais dont les ondes n'ont pas vraiment d'utilité (ex : 50hz généré par le réseau électrique )
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
lundi 23 mai 2016 18:00:17
Oui elles font partie des ondes mécaniques évoquées au début, et il reste important d'en avoir conscience je trouve.

J'allais oublier le point qui m'avait mené vers toutes ces questions : les plaques à inductions qui fonctionneraient sur une technologie à rapprocher de celle des micro ondes. Du coup comme j'ai des plaques vitrocéramiques je m'en fous mais je me demandais quand même comment on avait réussi à vendre des micro ondes à ciel ouvert, et quelle était la sécurité / différence qui faisait que tout à coup ce n'était plus dangereux :)
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
lundi 23 mai 2016 19:58:11
Faudrait que j'étudie le truc pour t'en parler plus mais je suis en partiels, donc plus tard.
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
lundi 23 mai 2016 21:11:51
Ne t'en fais pas, bon courage :)
J'ai lu un peu c'est marrant de voir que les plaques à induction c'est aussi de la vitrocéramique la surface extérieure.

Citation
Wikipedia
Dans ce type de plaque, un inducteur bobiné avec du fil de Litz est placé sous une surface en vitrocéramique. Lorsqu'il est parcouru par un courant électrique alternatif (modulé en fréquence, typiquement aux alentours de 25 kHz), cet inducteur génère un champ magnétique qui, à son tour, induit des courants électriques dans le métal du récipient posé sur la plaque. Les pertes par courants de Foucault et par hystérésis produites dans ce métal — qui doit être ferromagnétique, avec une perméabilité magnétique élevée — génèrent l'énergie thermique (chaleur) par effet Joule.

Tout est expliqué en détail dans le reste de l'article, notamment la question des avantages / inconvénients, et en résumé : ça n'a pas grand chose à voir avec un micro-onde, certes on utilise un champ électromagnétique, mais les aliments sont réchauffés par l'effet joule sur les ustensiles adaptés (casseroles etc...), pas par l'action sur les molécules H2O d'onde magnétiques en folie.
Re: Les ondes sont nos amies, il faut les aimer aussi...
mardi 24 mai 2016 09:48:43
Euh, effectivement les systèmes à inductions ne fonctionne pas comme les micro ondes.

En gros en induction on se sert d'un champs magnétique variable pour alimenter à distance une résistance électrique qui va chauffer.

Dans le micro onde on utilise des ondes électromagnétiques pour chauffer directement ce qu'il y a dans le four
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