Source énergétique

Idée pifométrique d'un parfait ignorant

L'auteur de ce sujet a trouvé une solution à son problème.
Auteur du sujet

Ce qui suit ne sont que les divagations d'un étudiant bavard et oisif. Je ne m'estime en rien détenteur d'une quelconque vérité/solution ni quoi que ce soit d'autre. Je n'ai aucune qualification dans le domaine que j'aborde : tout ce que j'écris est donc rédigé à titre d'amateur.

Bonsoir à tous,

On entend souvent dire que le rendement d'une machine à produire de l'énergie électrique, quelle qu'elle soit (turbine dans un barrage, dynamo, etc.), sera toujours inférieur à un. D'ailleurs, ceux qui rêvent à une énergie infinie sont taxés – du moins par les plus polis de leurs contradicteurs – de doux rêveurs. Mais a-t-on démontré réellement cela ? N'est-ce-pas une règle empirique qui, pour le moment, n'a pas trouvé d'exception ?

Une idée simple

Je vais vous donner un exemple de ce que j'ai lu à propos de dispositif permettant de produire de l'énergie électrique. Il était question d'une roue à aimant, représentée grossièrement dans le schéma ci-dessous :

Roue à aimant

On y disait : "Dans un monde parfait, cette roue pourrait continuer à tourner indéfiniment mais, dans notre monde réel, les frottements de l'air induisent une perte d'énergie". Du coup, pourquoi ne retente-t-on pas la même expérience dans une cloche à vide ou dans l'espace ?

Vous me direz sûrement que la roue doit aussi autour duquel tourner et que les frictions entre cet axe et un support fixe risquent de réduire le rendement. Dans ce cas, n'est-il pas possible d'utiliser les supraconducteurs pour mettre en lévitation l'axe de la roue ? Stabiliser l'axe par des forces répulsives sera un jeu d'enfant.
Mais vous direz sûrement qu'utiliser les supraconducteurs n'est pas aussi facile : ils nécessitent une température très très basse. C'est vrai, mais si nous mettons le dispositif dans une sorte de Dewar géant avec de l'azote liquide, ça devrait aller, non ?
Enfin, si tout le dispositif est fonctionnel, est-il possible d'espérer un rendement supérieur à 1, vu que l'aimant fixe contribue à faire accélérer la roue ?

Voici en gros le résumé de mes divagations :) : j'attends plus que tout des contradicteurs qui me montreront en quoi j'ai tort là dedans.
Merci d'avance et bonne soirée,
Dwayn

90% of teens today would die if Facebook was completely destroyed. If you are one of the 10% that would be laughing, copy and paste this to your signature.

+6 -3

Je ne m'y connais pas beaucoup dans le sujet, mais même si on arrivait à obtenir un rendement supérieur à 1, toute l'infrastructure nécessaire rabaisserais ce rendement et le remettrais en dessous de 0…

Et devoir aller dans l'espace pour avoir un rendement de 100% c'est un peu fastidieux :p (A ce moment là, autant faire comme les satellites en utilisant l'énergie solaire Bien que ce ne soit pas une énergie infinie)

Et en parlant d'énergie infinie, est-ce que les forces d'un aimant sont infinies ? (Sur la durée)

+1 -3

Cette réponse a aidé l'auteur du sujet

Pour rappel, le champ magnétique est conservatif. Et dans l'exemple proposé, chaque aimant effectue un chemin fermé : son gain en énergie doit systématiquement être nul lors de son trajet, ce qui ruine tout mouvement perpétuel. La faille du raisonnement est de ne considérer que ce qui se passe quand les deux aimants sont proches et se repoussent dans le sens favorable à la rotation de la roue. Mais quand les deux aimants sont éloignés, la répulsion magnétique va contre le mouvement de la roue en repoussant l'aimant dans une direction en biais.

Problème suivant !

Édité par anonyme

+6 -2
Auteur du sujet

Merci à vous deux pour vos réponses, qui sont aussi intéressantes que bienveillantes !

@Mewtow : ton indication est des plus pertinentes. Que se passe-t-il si l'on donne à la roue une impulsion de base ? On ferait tourner la roue comme on fait tourner une toupie.

90% of teens today would die if Facebook was completely destroyed. If you are one of the 10% that would be laughing, copy and paste this to your signature.

+1 -0
Staff

Cette réponse a aidé l'auteur du sujet

Mais a-t-on démontré réellement cela ? N'est-ce-pas une règle empirique qui, pour le moment, n'a pas trouvé d'exception ?

Je crois que c'est un postulat.

Pour ton problème, c'est peut-être bète, mais pourquoi ta roue accélèrerai-t-elle ? Mettons qu'elle est immobile au début, sans aimant. On met l'aimant (notons le F) sur son support fixe. L'aimant le plus poche du support (notons le A) de la roue va être repoussé, d'où début de rotation. Le 2e plus proche (notons le B) va s'approcher, donc être de plus en plus être repoussé. À un moment, les forces vont se compenser.

Si la vitesse de la roue est faible, elle va tourner un peu, puis B va s'approcher de F, donc une force opposée au mouvement actuel de la roue va apparaitre. Tu me vois venir j'imagine : ça va osciller. Tu viens de créer un pendule. :P

Si la vitesse de la roue est forte, un phénomène similaire va se produire avec l'aiment suivant. La roue va bien tourner, mais la force moyenne appliquée à la roue sera nulle (tu prend un pendule rigide, sous vide, et tu tapes fort dedans ; il va se mettre en rotation indéfiniment, mais aucune force ne sera appliquée dessus).

Attention subtilité. Un mouvement infini est possible en l'absence complète de frottement. Cela ne veux pas dire que l'on peut extraire de l'énergie de ce système. Si je couple mon pendule rigide qui tourne à un système sans frottement pour produire de l’électricité, la transformation de l'énergie de rotation en énergie électrique va ralentir le pendule, et finalement l’arrêter.

Et en parlant d'énergie infinie, est-ce que les forces d'un aimant sont infinies ?

Mal dit. Je crois qu'un aimant ne se désaimante pas spontanément. Ça ne pose aucun problème de conservation d'énergie. Un aimant émet un champ. Ce champ est conservé dans le temps. La Terre émet un champ. Ça ne t'étonnes si je te dis que le champ de pesanteur émis par la Terre ne varie pas si je place un autre champs à côté (tant que l'intégrité de la Terre n'est pas affecté).

Édit : deux réponses le temps que je rédige, mais je réponds à la nouvelle question. :P

Édité par Gabbro

Hier, dans le parc, j'ai vu une petite vieille entourée de dinosaures aviens. Je donne pas cher de sa peau.

+4 -1
Auteur du sujet

Tu viens de créer un pendule

Gabbro

Ce n'est pas ce qui était recherché, mais c'est un bon début pour un amateur, non :p ?

Attention subtilité. Un mouvement infini est possible en l'absence complète de frottement. Cela ne veux pas dire que l'on peut extraire de l'énergie de ce système. Si je couple mon pendule rigide qui tourne à un système sans frottement pour produire de l’électricité, la transformation de l'énergie de rotation en énergie électrique va ralentir le pendule, et finalement l’arrêter.

Gabbro

Je comprends ce que tu veux dire, mais si l'on imagine que l'un des deux bouts de l'axe comporte un aimant mis en vis-à-vis avec un alternateur, l'énergie est extractible et le fait de l'extraire ne ralentira pas la roue. Donc, ok il pourra y avoir une diminution du rendement lors du transport et la conversion de l'énergie, mais la source reste perpétuelle, non ?

90% of teens today would die if Facebook was completely destroyed. If you are one of the 10% that would be laughing, copy and paste this to your signature.

+0 -0
Staff

Cette réponse a aidé l'auteur du sujet

Je ne suis pas un expert de la question, mais je crois le simple fait de faire tourner l'aimant de ton alternateur va générer des frottements via les champs magnétiques. En l'absence d'une force appliquée perpétuelle (ce que ton système ne fourni pas, ce qu'aucun système ne fourni), le mouvement de la roue va ralentir, et une fois toute l'énergie transformée, s’arrêter.

Hier, dans le parc, j'ai vu une petite vieille entourée de dinosaures aviens. Je donne pas cher de sa peau.

+3 -0

Cette réponse a aidé l'auteur du sujet

Il y a eu quelques réponses avant que je finisse la mienne, donc certaines choses ont déjà été dites. J'espère que ça ne pose pas trop de problème.

Pour répondre simplement, c'est bel et bien les forces de frottement (en grosse partie) qui sont à l'origine du fait que l'on ne puisse pas faire de mouvement perpétuel. Mais pour mieux comprendre les choses, il me semble essentiel de bien différencier un certain nombre de choses et définir certaines notions.

Les définitions que je vais donner sont simplifiés et potentiellement en partie inexacte, le but étant qu'elles soient simple à comprendre.

Lorsque l'on parle d'un objet en déplacement, il y a deux choses importantes : sa vitesse de l'objet et sa masse. D'après la première loi de Newton, si un objet ne subit aucune force, il conserve son mouvement (ou son absence de mouvement).

Donc ce qui va modifier sa vitesse, c'est une force. Cette modification se fait en suivant le principe fondamental de la dynamique qui dit que l'accélération (son changement de vitesse) d'un objet est égal à la somme des forces qu'il subit divisé par sa masse. Donc si tu appliques la même force à un objet massique, sa vitesse va moins changer.

Une énergie (mécanique), ça correspond à l'action d'une force pendant un certain temps (c'est assez grossier, mais ça aide à comprendre). Une autre manière de voir les forces, c'est de dire que c'est un transfert d'énergie : quand tu pousses ta voiture, tu "donne" de l'énergie qui est transformé en énergie cinétique. De même, quand il y a des frottements avec le vents, ta voiture transfert de l'énergie cinétique à l'air. En fait, tous les changements d'états que tu peux observer (ou non) correspondent à des transferts et des transformations d'énergie. Que ce soit de l'énergie mécanique (vitesse), de l'énergie électrique, de l'énergie thermique, etc… Et ce qu'il faut bien comprendre, c'est qu'il n'est pas possible de faire un transfert d'énergie qui fasse augmenter la quantité d'énergie totale.

Pour faire le parallèle avec des choses plus visibles, si tu as un verre d'eau, tu pourra la transvaser dans d'autres récipients, le faire congeler, le faire se condenser ou n'importe quoi d'autre, tu ne pourra pas obtenir plus d'eau à moins d'en prendre ailleurs. L'énergie, c'est pareil.

Au niveau de ton schéma, les aimants ajoutent une composante plus complexe : le champ magnétique. L'idée d'un champ (qu'il soit magnétique ou gravitationnel), c'est que pour chaque point de l'espace on définit une énergie potentielle et le déplacement d'un objet entre deux points requiert (ou produit) une énergie équivalente à la différence d'énergie potentielle entre le point de départ et le point d'arrivée.

Pour mieux comprendre la notion de champ, je vais prendre l'exemple du champ gravitationnel terrestre. Dans un monde sans frottement, lorsque tu te déplaces entre deux points qui ont la même altitude, cela ne te coûte pas d'énergie. Tu dois dépenser de l'énergie pour monter et tu peux en gagner en descendant. Tout ça, c'est parce que un point qui est plus haut à plus d'énergie potentielle. Au passage, l'énergie gagné ou perdu est proportionnelle à la masse de l'objet que tu veux déplacer (cf le principe fondamental de la dynamique).

Donc en fait, lorsque ta roue tourne, tu peux "gagner" de l'énergie grace aux aimants qui ce rapprochent de celui qui est fixe, mais tu en perds de la même manière à causes de ceux qui s'éloignent de l'aiment fixe. Donc même si tu élimines toutes les pertes d'énergies possibles (frottement, chaleur, etc), au mieux ton système tournera indéfiniment. Sauf que cela ne permettra pas d'obtenir d'énergie : celle-ci provient d'un changement d'état (ici de vitesse). Donc de base, ton système ne bouge pas, tu devra lui transférer de l'énergie pour qu'il commence à tourner et inversement, tu ne pourra pas récupérer plus d'énergie en le ralentissant.

Pour pousser un peu plus loin, la physique est même un peu plus vicieuse. Il existe ce que l'on appelle de l'entropie qui est (en simplifiant beaucoup) de l'énergie irrécupérable (un peu comme de l'eau que tu aurais fait tomber par terre dans l'example des verres). Et en réalité, il y a un certain nombre de transferts d'énergie pour lesquels une partie de l'énergie qui est échangé est transformé en entropie, donc tu te retrouves avec moins d'énergie à l'arrivée qu'au départ.

Voilà, j'espère que tu comprends un peu mieux pourquoi le mouvement perpétuel est difficile à faire et pourquoi, même si on arrivais à le faire (par exemple dans l'espace), on ne pourrait pas s'en servir pour obtenir de l'énergie.

EDIT : ah, et j'oubliais par rapport à la question sur les règles empiriques. En fait, absolument toutes les connaissances de physique sont et seront toujours uniquement empiriques. Toutes les lois proviennent d'observations et sont considérés comme valide tant que l'on n'a pas trouvé d'éléments les contredisant. La seul manière de vérifier une loi en physique est de chercher des contre-exemples. Si on cherche assez bien et que l'on n'en trouve pas, on peut penser que la loi décrit correctement le monde dans lequel on vit.

Édité par Berdes

+5 -0

Cette réponse a aidé l'auteur du sujet

La loi de conservation de l'énergie ne me semble en rien incompatible avec un mouvement perpétuel. Mais effectivement, elle rend totalement impossible une source d'énergie basée sur un mouvement perpétuel.

Je tiens toute fois à signaler que même si un mouvement perpétuel ne sert pas à produire de l'énergie, il serrait très utile ! L'un des principaux problèmes actuellement est la conservation de l'énergie. Il est difficile de conserver l'énergie afin de l'utiliser quand on en a besoin.

Un mouvement perpétuel est exactement une solution de ce problème.

ache.one                                                                                   🦊

+1 -1

J'ai une autre question sur le magnétisme. Dans ton schéma tu dis des aimants de mêmes polarité (N-N ou S-S). Or un aimant n'est pas nécessairement dipolaire ? Si c'est le cas, en plus de toutes les réponses du dessus, tu aurais aussi une attraction en plus de la répulsion sitôt qu'un aimant de la roue dépasse l'aimant fixe. Du coup tu arrives à un bilan nul.

Il me semble qu'il est possible d'obtenir des aimants unipolaire mais avec des électro-aimants et dans ce cas il faut fournir de l'énergie pour l'obtenir.

Btw : amusez vous avec des géomag' ou des trucs du genre :P On peut justement essayer de faire ces "roues infinies/pendules" et c'est rigolo.

Édité par Gwend@l

+1 -0
Staff

Cette réponse a aidé l'auteur du sujet

Les monopoles magnétiques n'existent pas1. Ça fait partie des postulats de l'électromagnétisme (donc plein de gens cherchent des monopoles dans des conditions non standard ^^ , mais personne n'en a trouvé à l'heure actuelle). J'ai donc interprété le schéma en disant que les poles identiques étaient mis face à face. Le bilan n'est pas nul pour autant, car la distance entre les poles identiques est alors plus faible que la distance entre pole différents (donc la répulsion plus forte que l'attraction).


  1. Si vous voulez vous la péter, vous dites que $\text{div } \vec{B} = 0$ (la divergence du champ magnétique est nulle). L'une des quatre équations de Maxwell. 

Édité par Gabbro

Hier, dans le parc, j'ai vu une petite vieille entourée de dinosaures aviens. Je donne pas cher de sa peau.

+2 -0

Cette réponse a aidé l'auteur du sujet

La loi de conservation de l'énergie ne me semble en rien incompatible avec un mouvement perpétuel. Mais effectivement, elle rend totalement impossible une source d'énergie basée sur un mouvement perpétuel.

Je tiens toute fois à signaler que même si un mouvement perpétuel ne sert pas à produire de l'énergie, il serrait très utile ! L'un des principaux problèmes actuellement est la conservation de l'énergie. Il est difficile de conserver l'énergie afin de l'utiliser quand on en a besoin.

Un mouvement perpétuel est exactement une solution de ce problème.

ache

D'ailleurs c'est un peu le principe qui est utilisé dans les solutions de stockage de l'énergie qui utilisent des roues à inertie. Des roues massives sont montées sur tes roulements très performants qui ne génèrent quasiment aucun frottement et ensuite mises en rotation. On s'approche ici de mouvements perpétuels. http://www.ecosources.info/dossiers/Stockage_energie_volant_inertie

+0 -0

Ah.

Très intéressant. L'inconvénient est réllement le temps de stockage. Avec un mouvement perpétuel ou presque, on augmenterait largement ce temps ce système aurait du coup presque aucun inconvénient.

ache.one                                                                                   🦊

+0 -0
Staff

Juste pour information : les volants d'inertie ne servent pas à faire du véritable stockage d'énergie, mais de la régulation de fréquence sur le réseau (à court terme). En gros, ils permettent de lisser la puissance appelée, ce qui permet d'augmenter la stabilité du réseau. En ce moment, c'est un sujet chaud, parce que ce rôle de régulation était entre les mains des grosses centrales et qu'elles ne suffisent plus à cause de la part relativement importante de renouvelables désormais connectée au réseau, qui ne font pas de régulation de fréquence à proprement parler.

C'est vraiment une utilisation de niche : grande puissance, relativement faible énergie, et capacité de cyclage très très importante. C'est pour ça qu'on retrouve aussi ça dans les F1 par exemple.

+1 -0

@Rockaround : Oui mais du coup, il y a un inconvénient majeur. Ce sont des énergies fossiles.

ache.one                                                                                   🦊

+0 -0

L'hydrogène n'est pas fossile.

Et attention, ici on parlait de moyen de stockage, pas de production. J'admettrai volontiers que l'exemple du pétrole est plus que limite, puisqu'on parle de stockage sur des échelles de temps géologiques, mais il faut bien faire la distinction. Tu ne vas jamais produire le moindre joule avec tes volants d'inertie (et c'est normal, ce n'est pas leur but).

Vous devez être connecté pour pouvoir poster un message.
Connexion

Pas encore inscrit ?

Créez un compte en une minute pour profiter pleinement de toutes les fonctionnalités de Zeste de Savoir. Ici, tout est gratuit et sans publicité.
Créer un compte