Quand l'énergie disparait...

Pour tout ce qui traite des expériences de physique.
ecolami
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Quand l'énergie disparait...

Messagepar ecolami » 22 Nov 2011, 08:32

Bonjour,
On sait réaliser des dispositifs anti-bruits ou un contre bruit est ajouté au bruit pour le neutraliser. (on obtient cela grâce à l'opposition de phase).
Mais alors que deviennent les énergies initiales: a-t-on un échauffement de l'air?
La question se pose à l'identique avec une onde électro-magnétique et son contraire ( en opposition de phase).
Habituellement on considère que l'energie est toujours conservée mais que sa forme (chaleur ou travail au sens large) peut changer.
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thadrien
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Re: Quand l'énergie disparait...

Messagepar thadrien » 22 Nov 2011, 11:14

Salut,

Effectivement, la conservation de l'énergie quand on parle des interférences est un beau casse-tête...

En toute rigueur, il faudrait faire un bilan énergétique complet avec des équations affreuses pour voir précisément où est le problème. Cependant, on peut dégager des grandes lignes :

1/ Les interférences sont destructives dans une région donnée de l'espace. Dans d'autres régions de l'espace, elles sont constructives.

2/ La source typique d'ondes électromagnétiques est une antenne reliée à une source de tension haute fréquence. Or, une antenne fonctionne dans les deux sens : elle va donc capter également l'onde électromagnétique issue de la seconde antenne. Il y a donc également des interférences dans le câble entre l'antenne et la source. Les tensions et les courants des deux ondes électromagnétiques s'ajoutent, ce qui modifie donc la puissance émise par la source de tension (produit de la tension et du courant.)

3/ De manière plus générale, les sources de rayonnement électromagnétiques ne sont indépendantes que si il n'y a pas de cohérence entre elles. Si elles travaillent avec une relation de fréquence et de phase fixe, alors des effets de couplages apparaissent, modifiant la puissance émise.

Un bon exercice consiste à faire le bilan énergétique d'un coupleur qui ferai la somme et la différence de ses deux entrées. On voit bien pourquoi l'énergie est conservée.
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Re: Quand l'énergie disparait...

Messagepar pep3000 » 24 Nov 2011, 20:45

Lors d'un phénomène d'interference, l’énergie est conservée, mais elle est répartie de façon hétérogène dans l'espace.
Si par exemple, on prend deux sources lumineuses A et B, et qu'on regarde un ecran placé parallèlement à (AB).
Si l'intensité lumineuse émise par chaque source vaut Io.
-sans interférences, on verra un eclairement uniforme valant 2*Io
-Si les sources lumineuses sont mutuellement cohérantes, c'est à dire qu'il existe un dephasage constant entre elles : on verra des franges brillante, et des franges sombres. Si on considère le problème suivant un plan Oxy, avec Oy l'axe de l'ecran, on aura une relation du genre I(y)=2*Io*(1+cos(K*y)) avec K une constante. En certain endroit, on a donc I=0, mais en d'autre I=4*Io. Les franges ont toutes la même epaisseur, donc en faisant une moyenne, on retrouve Imoy=2Io.

J'espère que j'ai été clair, ca n'est pas facile d'expliquer un phénomène lumineux sans schémas ><

ecolami
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Re: Quand l'énergie disparait...

Messagepar ecolami » 25 Nov 2011, 00:34

bonsoir,
J'ai posé une question relative à la destruction (ou annulation) d'une onde par une autre générée spécialement pour être en opposition de phase. Le phénomène d'interférence répond à moitié a ce cas de figure et à priori on ne se pose pas trop de question sur l'énergie moyenne reçue (ou résultante): on voit bien qu'en moyenne entre des bandes claires et des sombres que la quantité d'énergie n'as pas changé.
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Re: Quand l'énergie disparait...

Messagepar thadrien » 25 Nov 2011, 08:56

ecolami a écrit :J'ai posé une question relative à la destruction (ou annulation) d'une onde par une autre générée spécialement pour être en opposition de phase.


Pour être en annulation en quels points de l'espace ?

Il est en effet mathématiquement impossible de générer des ondes qui s'annulent en tout point de l'espace. Il existe obligatoirement des zones où l'interférence est constructive.
Mort aux signatures !!!!!!

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Re: Quand l'énergie disparait...

Messagepar ecolami » 26 Nov 2011, 19:47

Bonsoir,
Si j'ai abordé ce sujet c'est en ayant lu qu'on pouvait maintenant neutraliser du bruit de façon dynamique en injectant dans la zone à traiter un "anti-bruit" ayant exactement la même fréquence mais en opposition de phase. Il n'est alors pas question d'interférences. C'est donc quand les deux ondes se rencontrent que l'énergie disparait, ou du moins semble-t-elle le faire.
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Re: Quand l'énergie disparait...

Messagepar pep3000 » 26 Nov 2011, 20:03

Il est impossible de créer des interférences destructives (car c'est bien d’interférences dont on parle) sans créer d’interférences constructives à un autre endroit. Que ce soit pour le son ou la lumière, le déphasage entre deux sources A et B en un point M dépend des distances AM, BM, et des phases à l'origine de ces sources. En se deplacant dans l'espace, on fait varier AM, et BM, donc il est impossible que deux sources soient en opposition de phase dans tout l'espace !
Comme je te le montrais avec mon exemple, l'energie ne se détruit pas, elle est simplement répartie autrement

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Re: Quand l'énergie disparait...

Messagepar ecolami » 26 Nov 2011, 22:43

Bonsoir,
S'il n'est mathématiquement pas possible de créer ces "anti-bruits" cela signifie que ce qui est proposé n'est pas valable ou que c'est un argument marketing. Comme je n'ai pas pu constater l'efficacité de cette technique je considérerai qu'elle n'existe pas....
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Re: Quand l'énergie disparait...

Messagepar ZeBill » 28 Nov 2011, 09:37

Bonjour,

Je rejoins un peu l'avis de tous les intervenants quant à la limitation du procédé.
En pratique j'en étais resté aux anti-bruits locaux (un par personne) qui marchent d'ailleurs fort bien.

Le principe étant effectivement de créer une onde en opposition de phase à celle incidente, tout cela se passe au niveau du plan des oreilles d'un sujet.

Ce que j'avais lu à l'époque (une dizaine d'années) c'est que la solution de suppression de bruit totale n'était physiquement pas envisageable par le même principe (puisqu'il faudrait émettre une onde sonore en tout point identique (spatialement et temporellement) à l'onde à supprimer.

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Re: Quand l'énergie disparait...

Messagepar yoan » 06 Oct 2019, 21:40

Bonjour,
8 ans plus tard, j'ai eu besoin de répondre à une question de ce genre d'un de mes élèves de terminale S.
Je livre ici le fruit de mes recherches/réflexions :

* Deux ondes ne peuvent être en tout point en opposition de phase que si et seulement si ce sont deux ondes planes.
* C'est par exemple le cas dans un tuyau, comme le conduit auditif de l'oreille. On peut alors annuler les zones de compression et de décompression d'un son en envoyant un son en opposition de phase avec lui. C'est ainsi que fonctionnent les casques anti-bruits passifs.

* Dès qu'une onde se propage dans 2 ou 3 dimension (donc non plane), il n'est plus possible de créer une 2ème onde pouvant annuler la première en tout point de l'espace. C'est ne devient possible qu'en un seul point de l'espace : c'est ainsi que fonctionnent certains hauts parleurs anti-bruits de voitures, qui sont alors réglés sur l'oreille du conducteur.
* Dans ce cas, c'est le phénomène appelé "interférences" qui a lieu lorsque deux ondes sont émises par deux sources cohérentes entre elles. L'énergie se concentre alors dans les points de l'espace où les deux ondes sont en phases (interférences constructives).

* Il est intéressant de noter que l'énergie est toujours proportionnelle à l'amplitude de l'onde au carré (intensité lumineuse = carré du signal lumineux, ou plus précisément des champs électromagnétiques, énergie du son ou d'une vague = carré de l'amplitude du son ou de la vague, et en physique quantique, c'est le carré de l'amplitude de probabilité de présence que l'on peut observer).
* Ceci est d'autant plus perturbant que pour la lumière, c'est l'énergie (carré de l'amplitude de l'onde) que l'on voit, alors que pour les ondes mécaniques, c'est l'amplitude de l'onde elle-même que l'on voit (le mouvement des vagues) ou que l'on entends (son=compression de l'air).

* Et donc au final, il y a bien (1+1)2=22=4 fois plus (deux au carré) d'énergie dans les endroits à interférences constructives que s'il n'y avait qu'une seule onde (et Zéro énergie dans les endroits à interférences destructives). Pour une moyenne final égale à la sommes de l'énergie des deux ondes.
Et non, l'énergie ne disparaît pas (jamais) !


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