samedi 8 juin 2013

Samedi 9 juin 2013 : Les beautés de la mesure


Jeune ingénieur, j'ai eu la chance de recevoir quelques idées essentielles, l'une d'elles étant que, pour faire une mesure précise, il faut chercher une résonance.

Une résonance ? Pensons à une balançoire sur laquelle un enfant est assis, et que l'on pousse. Poussons une fois : la balançoire part vers l'avant. Si nous poussons une deuxième fois pendant que la balançoire est loin devant nous, l'effet est très faible. Si nous poussons juste au moment où la balançoire revient sa position verticale, alors nous arrêterons la balançoire, ce qui n'est pas bon non plus. Pour bien pousser, il faut pousser à un moment très précis.
Ce n'est pas une question de force, mais une question de fréquence, et cette fréquence  est déterminée par la construction de la balançoire (la longueur des sustentes) et le poids de l'enfant.

Ce phénomène de résonance, qui correspond à la bonne façon de pousser, celle qui met la balançoire en mouvements de plus en plus amples, est très général, et il explique que certains grands ponts du monde se soient effondrés quand le vent mettait le tablier du pont en vibrations et que la fréquence d'excitation correspondait à la fréquence naturelle du pont.
L'effet est bien connu, je ne découvre rien, mais je répète seulement  -avec des mots de la langue naturelle, et non pas avec des calculs- des faits bien connus des physiciens.  Je passe sur l'explication, et j'arrive à l'idée : pour faire une mesure  précise, il faut chercher à mesurer une fréquence de résonance, et s'assurer que ce cette résonance est aussi étroite que possible. « Étroite » :  cela signifie que, par construction du problème physique, les fréquences qui permettent de donner de l'énergie doivent être aussi proches que possible  de la fréquence naturelle de vibration du système.

C'est ainsi que l'on a  construit les détecteurs de fausses pièces dans les machines à boissons, par exemple. En sciences, c'est la raison pour laquelle les méthodes de « spectroscopie » sont si importante aujourd'hui.
Mesurer la densité d'un liquide ? Bien sûr, on peut utiliser un pèse-liqueur et mesurer son enfoncement, mais les mesures sont alors très imprécises ; il vaut donc bien mieux se préoccuper de chercher une fréquence (par exemple une fréquence de vibrations  du pèse liqueur) ou inventer   un autre moyen où les résonance apparaissent...

Et c'est ainsi que les mesures sont précises !