L'air représente un mélange de différents gaz dont certains se trouvent dans un état variable. Il possède 78,08% d'azote, 20,95% d'oxygène, 0,93% d'argon et un peu d'hélium, de néon, de krypton. On peut y trouver également de la vapeur d'eau, de l'ozone, du dioxyde de carbone, des radions et d'autres éléments.
Peut-on vivre sans air ?
Non ! Nous le respirons sans cesse. Même si on n'est pas conscient, notre respiration se produit involontairement. Nous aspirons l'air pour prendre l'oxygène qui est un élément essentiel pour notre corps, puis quand nous expirons, nous libérons le dioxyde de carbone. L'homme ne peut vivre sans air pas plus de 3 à 5 minutes par comparaison avec certaines espèces animales qui peuvent vivre beaucoup plus longtemps sans respirer.
Peut-on distinguer, voir ou sentir l'air ?
Exemple 1
La masse d'air qui circule au-dessus de la Terre produit des vents. Les rayons du soleil chauffent et font bouger cette masse d'air : l'air chaud monte et crée une basse pression atmosphérique, l'air froid descend et crée une haute pression atmosphérique. Les vents apparaissent comme conséquence de ces deux pressions atmosphériques différentes. Si la différence entre ces pressions est grande, le vent est plus puissant. Les vents peuvent avoir une vitesse et une force variable. A certains endroits de la Terre ils peuvent atteindre une force extraordinaire et provoquer d'énormes dégâts.
Exemple 2
Pour voler le cerf volant a besoin des courants d'air. Pendant qu'il vole, on le dirige par un fil. Il monte à condition que les courants d'air l'emportent.
L'enfance de Nikola Tesla
Les oiseaux
Enfant, Nikola Tesla n'était pas d'une nature calme. Il avait plutôt un esprit vif et espiègle. Il passait son temps à réparer et à inventer des objets, fabriquait des jouets comme des lance-pierres, épées, roues, turbines à eau, pompes etc.
Mais il a toujours été intéressé par le vol des oiseaux. Il était capable d'observer pendant des heures le ciel et les oiseaux qui volaient très haut. Il considérait que les oiseaux étaient les créatures les plus heureuses au monde, puisqu'elles pouvaient observer les montagnes, les rivières, les villes… C'est la raison pour laquelle Tesla a essayé de voler mais sans succès.
Les oiseaux volent car leur corps est adapté, leurs os sont très légers et ils sont remplis d'air. Le corps d'un oiseau est en forme de fuseau, leurs muscles sont suffisamment forts pour faire bouger les ailes. La forme de leurs ailes est adaptée pour voler.
Le parachute du petit Nikola
Enfant, Nikola Tesla ne savait pas ce qu'était un parachute, mais il a eu l'idée de voler du haut d'un immeuble en sautant avec le parapluie de son père. Son aventure s'est mal terminée et son père l'a grondé.
Aujourd'hui, les hommes sautent de l'avion ou de l'hélicoptère à une hauteur de quelques milliers de mètres. Le parachute ressemble à un grand parapluie et il sert à ralentir la vitesse de la chute.
A propos du vol
Tesla a voulu à tout prix trouver un moyen de voler en utilisant des machines. Pendant des heures, il essayait de fabriquer des ailes qui l'aideraient, mais sans succès. Des années plus tard, il a réalisé son rêve d'enfance et il a breveté un modèle d'avion qui était utilisé comme base pour la construction des avions modernes.
Les espiègleries de Nikola Tesla
A l'âge de 14 ans, lors d'une baignade, Nikola a voulu faire peur à ses amis. Il a eu l'idée de plonger sous un radeau et de ressortir doucement de l'autre côté. Pensant qu'il avait bien jugé la grandeur de la construction, il a plongé dans l'eau mais il s'est cogné la tête contre une planche. Il a replongé trois fois mais il n'a pas pu ressortir de l'autre côté. Il manquait d'air et c'est au dernier moment qu'il s'est souvenu qu'entre la surface de l'eau et les planches du radeau il y avait de l'espace libre rempli d'air. Il s'est dirigé vers ces espaces libres où il a pu respirer un peu d'air. Ses amis ont pensé qu'il s'était noyé, mais heureusement son aventure s'est bien terminée. La saison de la baignade pour Tesla était définitivement terminée.
Ces quelques aventures datant de son enfance reflètent son rapport avec l'air qui est le sujet de notre animation.
Les inventions de Tesla
Dés son arrivée aux Etats Unis, Tesla a travaillé quelque temps chez Thomas A. Edison, un des plus grands inventeurs américains au monde. Après avoir quitté l'usine d'Edison, il poursuit son œuvre de manière indépendante et réalise ses idées et ses inventions. La construction de la centrale hydroélectrique sur le Niagara et l'application du moteur à induction dans l'industrie, représentaient de magnifiques résultats de son travail. Une nouvelle révolution technologique commençait grâce a l'application du courant alternatif basé sur les brevets de Nikola Tesla.
A la fin du XIX-ème siècle Tesla et d'autres inventeurs étaient à la recherche d'une machine qui transmettrait les ondes électromagnétiques dans les airs. Tesla avait compris que les hautes fréquences présentaient de nombreux avantages techniques : les ampoules pourraient être plus efficaces etc. Ce n'était pas une tâche facile mais l'invention de la bobine de Tesla a ouvert de nouvelles possibilités dans le domaine du courant à hautes fréquences et à haute tension. L'obsession de Tesla – la transmission de l'énergie sans fil - devenait désormais possible.
Grâce à sa bobine, il a découvert qu'il pouvait recevoir et transmettre des ondes sonores quand elles étaient sur la même fréquence. Au début, il a réussi à les transmettre à une distance de 80 km . L'incendie qui a eu lieu dans son laboratoire a interrompu sa recherche dans ce domaine. Un autre scientifique italien G. Marconi a réussi a transmettre les ondes sonores de l ‘Europe vers les Etats Unis en utilisant les bobines et les appareils de Tesla et grâce à cet exploit Marconi a eu le prix Nobel et il a été reconnu comme l'inventeur de la radio.
Comment fonctionne la radio ?
Les ondes sonores sont des ondes électromagnétiques qui peuvent atteindre une longueur de plusieurs kilomètres. Elles sont invisibles et on peut les capter avec les antennes. L'oscillateur de Tesla produit des ondes électromagnétiques à haute fréquence. Le courant et l'onde s'infiltrent ensemble dans le modulateur qui les fusionne et reproduit une onde modulatrice. L'émetteur transmet les ondes vers le récepteur et c'est là que commence la procédure inverse : le signal électrique dans l'émetteur se transforme en signal sonore.
La télévision est basée sur le même principe, elle transmet l'image et le son à grande distance.
La commande à distance – La télé automatique
En 1898, lors de la première Exposition Electrique de Madison Square Garden à New York, Tesla applique pour la première fois les ondes radio à la commande à distance d'un petit bateau. Il représentait le début de l'industrie automatique et de la robotique.
Ce petit bateau a provoqué une véritable sensation, car à l'époque très peu de gens connaissaient et comprenaient la transmission et la réception des ondes sonores sans fil. En 1899, Tesla a inventé un bateau plus performant qui était un modèle de sous-marin actuel. Au XIXème ces travaux étaient des précurseurs des satellites, des fusées et des vaisseaux spatiaux actuels.
Les recherches à Colorado Springs et à Long Island
Vers la fin des années 90 du XIXème siècle Tesla a conclu qu'on pouvait transmettre de l'électricité sans fil à des grandes hauteurs où l'air est moins dense et plus rare. Tesla est parti à Colorado Springs pour construire un laboratoire expérimental et pendant 6 mois, il a pris des notes de ses expériences. Les photos de cette époque nous reproduisent les moments où on voit les décharges de son transformateur. Il provoquait des éclairs de 12 millions de volst et envoyait de l'électricité à travers la terre et l'air. Le scientifique était convaincu qu'il pouvait transmettre des ondes sonores dans les quatre coins du monde.
Au début de l'année 1900, de retour à New York, encouragé par ses résultats il a voulu construire une centrale plus puissante qui servirait d'émetteur et qui enverrait, de l'autre côté de l'océan, des messages téléphoniques, des rapports de la Bourse , des bulletins météo, des messages privés… En fait, son idée principale était de transmettre l'énergie nécessaire pour le fonctionnement des avions, des voitures et des machines dans les usines. Pour concrétiser son idée, il a commencé la construction d'un nouveau laboratoire près de New York, mais il n'a jamais été terminé.
Plus tard les idées de Tesla ont été réalisées par d'autres scientifiques qui ont fabriqué des radios, des ordinateurs, des téléphones portables, l'Internet, des satellites, des radars etc.
Les recherches dans le domaine du génie mécanique
Dans le domaine du génie mécanique Tesla a trouvé un nouveau principe de transfert d'énergie du fluide vers le fluide qu'il a appliqué sur les pompes, les turbines, les compresseurs et les ventilateurs. Son principe du circuit opérationnel des turbomachines n'exigeait pas des disques compliqués et le transfert de l'énergie s'effectuait progressivement sans changement brusque de vitesse ou de direction des fluides.
Le ventilateur de Tesla
Le ventilateur de Tesla et sa turbomachine fonctionnent sur le principe d'un échange d'énergie entre le fluide et les disques rotatifs. Par rapport à d'autres types de pompes et de turbines ce modèle de ventilateur n'a jamais été breveté.
La mérite de ce type de ventilateur réside dans le fait qu'à la place des hélices il possède deux disques rotatifs.
L'avion de Tesla
Au début du XX-ème siècle Tesla a présenté des brevets pour un avion avec un décollage et atterrissage vertical. Le premier brevet appelé « Méthode de transport aérien numéro 1.655.113 a été présenté le 9 septembre 1921. Six ans plus tard le 4 octobre 1927 le brevet numéro 1.655.114 a complété celui de 1921. Dans sa demande, Tesla expliquait : «La découverte présente un nouveau type d'engin volant qui, indiqué comme « hélicoptèreplane», peut décoller et atterrir verticalement et être conduit horizontalement avec un moteur à propulsion spécialement adapté pour ce type de vol ….»
Le Bureau américain des brevets a accepté ces deux projets le 3 janvier 1928.
Le nouveau type de décollage vertical avec un vol horizontal et le nouveau moteur à propulsion, basé sur sa turbomachine, représentent l'apogée de son travail dans le domaine de l'aviation.
Son « hélicoptèreplane » représente un assemblage - montage entre un hélicoptère et un avion représentant un engin compact, très rapide et sûr pour le transport. C'est un biplan qui possède 3 sièges, il décolle verticalement grâce aux hélices d'un hélicoptère et qui à une hauteur désirée continue à voler horizontalement. Les hélices prennent la position d'un avion actuel.
Dans les années 50 du siècle dernier, certains constructeurs d'avion ont utilisé les brevets et les idées de Nikola Tesla dans la construction des avions militaires.
Les avions d'aujourd'hui
Grâce aux moteurs à réaction, ces avions n'ont pas besoin de piste pour décoller ou pour atterrir.
Ce principe de vol est appliqué sur deux avions militaires :
• JAK-36 avion militaire russe qui a 3 moteurs. Les 2 moteurs sont utilisés pour le décollage et l'atterrissage et le 3 pour son vol horizontal. On l'utilise depuis 1975.
• SEA HARRIER , avion de production anglo-américaine qui possède 1 moteur avec un système d'échappement spécial qui lui permet un décollage vertical.
Texte écrit par Bratislav Stojiljkovic, le conservateur du musée Nikola Tesla et traduit par Angelina Djordjevic
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