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Journal : Les photons poussent-ils ?

Posté par patrick_g (page perso, ) le 17 août 2004
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J'ai une question de physique qui me trotte dans la tête depuis un bon moment et je n'ai jamais rien trouvé sur le Net qui puisse me donner une réponse.
Vous me direz : Quel rapport avec Linux ?
Aucun….mais comme y'a plein de gens futés sur ce site je tente ma chance ;-)

Ma question m'est venue en entendant parler des projets de voiles solaires : on lance un satellite mais au lieu de le propulser avec des fusées chimiques on utilise une voile réfléchissante qui utilise la "force de pression du vent solaire" pour obtenir un déplacement.
Moi j'avais compris que ce fameux vent solaire c'était autre chose que des photons (je crois qu'il s'agit de noyaux d'hélium ou d'un autre truc) et donc je ne voyais aucun problème => les noyaux d'hélium ont une masse et donc ils poussent la voile quand ils la percutent….c'est cool !
Mais plus tard j'ai découvert d'autres projets (futuristes) de voiles solaires ou on utilise un laser géant pour propulser des sondes interstellaires….et là je comprends plus rien !
Un laser c'est juste un rayon de lumière donc il s'agit juste de photons…hors les photons n'ont pas de masse et donc ils n'ont aucune énergie cinétique.
Je me souvient vaguement de la formule de l'énergie cinétique : 0,5x (MxV)^2
Si M est égal à zéro et bien toute l'équation est égale à zéro…donc pas d'énergie cinétique…..donc pas de transfert de mouvement….donc ça pousse pas la voile !

Je me doute bien que la réponse doit encore être une diablerie quantique mais j'aimerais vraiment savoir quoi.

Y'a un astrophysicien dans la salle ?

> Lire le journal (24 commentaires, moyenne: 3,6).  

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Wikipedia

Posté par Yusei () le 17/08/2004 à 14:36. (lien). Évalué à 6.

Pourquoi ça marche:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pression_de_radiation(...)

  • [^]Re: Wikipedia

    Posté par gawal () le 17/08/2004 à 14:42. (lien). Évalué à 5.

    En application de ce principe (enfin surtout des equations de Maxwell), j'etais tombe sur un exercice de colle amusant en prepa :

    Une voiture roule a la vitesse de 100 km/h quand soudain, les freins lachent. Heureusement, le conducteur a la bonne idee d'allumer ses phares avants. Calculer la distance mise par la voiture pour s'arreter.

    Bien entendu, la voiture roule sans frottements, sinon ils auraient bien vite fait de l'arreter. Pour l'application numerique, je n'ai plus les chiffres en tete, je vous laisse mesurer vos phares/peser votre voiture.

    • [^]Re: Wikipedia

      Posté par Didier (page perso, ) le 17/08/2004 à 17:42. (lien). Évalué à 12.

      C'est ce que l'on appelle un exercice en prise avec la réalité :-D :

    • on néglige les frottements entre le sol et la voiture,
    • on ne néglige pas l'action des photons :-D

Impulsion du photon

Posté par Jolow () le 17/08/2004 à 14:38. (lien). Évalué à 8.

Sans être astrophysicien je peux *tenter* une réponse.

Alors tu as raison : on considère que le photon n'a pas de masse (c'est comme ça qu'il se déplace à la vitesse de la lumière c). Mais même sans avoir de masse il a ce qu'on appelle une impulsion.

L'impulsion pour un objet classique (une boule de billard par exemple) ca vaut p = m.v (p vecteur impulsion, m masse, v vecteur vitesse). Et pour simplifier, c'est ca qui permet à la boule de pousser une autre boule (transfert d'impulsion).

Le truc, c'est que le photon a une impulsion aussi, mais qui n'obéit pas à la même définition (domaine quantique). Pour info elle vaut
p = h/2\pi * k = h/\pi * \nu / c (h : constante de Planck, k : vecteur d'onde, \nu fréquence du rayonnement associé au photon).

Donc tu as bien un photon qui peut pousser d'autres objets. Il n'y a même pas besoin d'aller chercher dans le futur pour trouver ca : Dans un labo d'enseignement, on peut souvent trouver des espèces d'hélices métalliques très fines placées dans une ampoule sous vide. L'hélice se met à tourner si tu l'éclaire.

Des liens

Posté par Jérôme Pinot (page perso, ) le 17/08/2004 à 14:38. (lien). Évalué à 3.

Je te conseille la lecture d'abord de:

http://semsci.u-strasbg.fr/lumineus.htm(...)

Puis:

http://semsci.u-strasbg.fr/presrad.htm(...)

Tu peux aussi chercher par toi même des informations sur le vecteur de Poynting si tu veux plus de détails

E=pc

Posté par schyzomarijks () le 17/08/2004 à 14:39. (lien). Évalué à 2.

Pour un photo, l'énergie cinétique ne se calcule pas en 1/2 mv², car m=0, mais avec E=pc.

cf http://semsci.u-strasbg.fr/presrad.htm(...)

et

http://www.dlcmcgrawhill.ca/collegial_et_universitaire/physique_3/P(...)

Question (ou complot) suivant(e) ?

--
Eddy

--
OO watching you !!!

euh

Posté par kolter (page perso, ) le 17/08/2004 à 14:39. (lien). Évalué à 1.

mes cours de deug sont loins et j'étais vraiment très nul mais je me demande si ta formule de l'énergie cinétique s'applique encore en physique quantique ?

M.

--
eucd.info : sauvons le droit d'auteur !!!

Les photons peuvent pousser si on les arrose bien

Posté par Pierre Tramo (page perso, ) le 17/08/2004 à 14:39. (lien). Évalué à 4.

POur un photon, l'énergie cinétique ne se calcule pas en 1/2 mv², car m=0, mais avec E=pc.
PLus de détails ici :
http://semsci.u-strasbg.fr/presrad.htm(...)
http://www.dlcmcgrawhill.ca/collegial_et_universitaire/physique_3/P(...)

EDdy.



(Le titre de ce commentaire a été piqué à Dae<)

Et pourquoi ?

Posté par Hardy Damien (page perso, ) le 17/08/2004 à 14:39. (lien). Évalué à 0.

le photon a de l'energie, donc il a une masse suivant la formule e=mc²

Donc ca peut marcher ...

Dam

Les photons poussent-ils ?

Posté par ploum (page perso, ) le 17/08/2004 à 14:40. (lien). Évalué à 13.

ça dépend de quand tu les plantes.

C'est bien connu : "A la sainte Catherine, tout photon prend racine".

J'espère que ma réponse t'éclaire un peu, bien que je ne sois pas une lumière.

Relativite...

Posté par Sebastien Binet () le 17/08/2004 à 14:46. (lien). Évalué à 4.

Oui mais la les photons sont relativistes (puisqu'ils vont a la vitesse de la lumiere dans le vide) et donc Ecine = 1/2 mv^2 ne tient plus : au revoir tonton Isaac Newton, salut Albert E^2 = p^2c^2 + m^2c^4 :)

Ceci etant, il ne me semble pas qu'il faille passer en relativite (restreinte) pour resoudre ce probleme: l'approximation semi-classique devrait suffire pour saisir le "truc".
Les photons ont une quadri-impulsion (px, py, pz, E) : ils peuvent donc communiquer une certaine quantite de mouvement a tout objet (principe d'action-reaction).
Tout d'objet eclaire par le laser/Soleil recoit donc un certain flux de ce melange de photons et particules ionisees (=~ plasma), ce qui se traduit par une pression.
Bien sur, la pression exercee par un photon est de l'ordre du pouilleme... Mais multiplie par le nombre incroyable de photons par unite de surface et par seconde (== le flux) : on peut obtenir une poussee non-negligeable.
D'autant plus que dans l'espace : pas de frottement (au premier ordre : il y a justement le vent solaire :) Pour remonter face au vent, il faut une godille-solaire... Je me souviens plus de l'astuce pour la realiser, mais ca doit se trouver dans un Science&Vie) )

Par contre, l'ordre de grandeur pour la puissance du laser... Je seche.

Petit florilege de sites trouves sur le net :
http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/Fwsolwind.html(...)
http://www.cnes.fr/html/_112_638_640_.php(...)
http://fr.wikipedia.org/wiki/Vent_solaire(...)
http://www.meteofrance.com/FR/glossaire/designation/139_curieux_vie(...)
http://www.astronomes.com/c1_solaire/p113_chromo.html(...)

Tout a déjà été dit

Posté par Pierre Tramonson () le 17/08/2004 à 14:52. (lien). Évalué à 1.

là : http://linuxfr.org/2001/06/11/3839.html(...)

Donc les photons poussent

Posté par Ramso (page perso, ) le 17/08/2004 à 19:22. (lien). Évalué à 8.

Hmm... c'est donc pour ça que le Soleil tape fort et qu'il fait lourd !

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Groar !

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