Et c’est reparti pour un petit article listant quelques gadgets et jouets scientifiques ! Les autres articles, au nombre de six, sont liés en bas de celui-ci.
Le mirascope
Le mirascope a un nom qui dérive de « mirage », et il signifie donc « appareil qui rend les mirages visibles ».
Pour le faire fonctionner, on place un petit objet dans le mirascope, et avec un jeu de miroirs, l’image de cet objet apparaît au-dessus du mirascope et on est tenté de le saisir avec les doigts. Comme il ne s’agit que d’une image, elle n’est cependant pas palpable : c’est donc comme un hologramme.
L’effet est impressionnant et permet de se rendre compte de la notion d’images virtuelles et réelles en optique.
Le principe est assez simple. Il utilise deux miroirs paraboliques en vis-à-vis. Sur un miroir parabolique, tout objet placé au niveau du foyer renvoie des rayons parallèles vers l’infini. Et inversement, tous les rayons arrivant de l’infini et parallèles finissent dans le foyer.
On place donc un objet sur le foyer d’un des miroirs : les rayons sont donc envoyés vers le haut parallèlement :
Ensuite on récupère ces rayons avec le second miroir parabolique, qui envoie donc les rayons lumineux de l’objet vers son foyer, où l’image est reconstituée :
Dans le mirascope, ce second miroir est doté d’un trou sous le foyer, et l’on peut donc observer l’image, qui semble alors palpable, bien que ça ne soit qu’une illusion.
On réalise alors que ce que nous voyons ne sont que des rayons lumineux, peu importe qu’ils proviennent d’un objet physique où d’un point de l’espace sur lequel des miroirs les renvoient.
On peut trouver le mirascope dans les boutiques de cadeaux, pour environ 15-20 €. Le mien vient d’Amazon.
La toupie de Maxwell
Cette toupie commence comme une toupie ordinaire, si ce n’est que la pointe supérieure est piégée entre les lignes d’une spirale métallique. Ainsi, quand la toupie se met en précession, c’est-à-dire que son axe lui-même décrit un mouvement rotatif (aussi appelé mouvement de Lagrange), il est guidé par la spirale ce qui lui donne une sorte de « danse » particulière :
L’axe de la toupie reste plaquée sur la spirale grâce aux effets gyroscopiques : en roulant contre la spirale, l’axe se déplace longitudinalement à la spirale, ce qui induit une force de précession dirigée contre cette dernière, et donc transversal. La toupie plaque alors d’autant plus contre l’axe et continue de rouler dessus.
Lorsque la toupie atteint le bout de la spirale filaire, elle fait le tour du fil puis roule sur tout l’autre côté, et ainsi de suite, aussi longtemps que la toupie tourne.
Cet objet existait comme une curiosité, ou un « desk toy » vintage désormais introuvable, mais il a été remis au goût du jour par Kontax, qui en propose une version sur son site, en plus de tout plein d’autres d’objets sympas : Maxwell's Spinning Top — Kontax
Le miroir magique chinois
Un autre effet de miroir, mais qui tient plus d’un effet de projection que d’image virtuelle, est celui des ancestraux miroirs magiques chinois. Ce sont plus des curiosités que des objets scientifiques manipulables, mais l’effet reste sympathique et contient malgré tout un peu de science inclue de façon empirique.
Ces miroirs, de près, semblent tout à fait classiques, si ce n’est leur couleur ou leur très légère courbure. Mais quand on projette une lumière dessus, la lumière qu’ils renvoient et projettent au plafond est empreint d’une image :
Ils fonctionnent grâce à une déformation extrêmement fine et pratiquement invisible à l’œil de la surface du miroir. Pour mettre cette déformation en évidence, il faut projeter de la lumière dessus, et les rayons renvoyés focalisent (ou non) en des points donnés sur un mur ou un plafond, où se forme alors une image.
Steve Mould explique tout ça très bien dans sa vidéo. Créer ces miroirs n’est pas aussi simple qu’il n’y parait, et l’explication non plus : le miroir n’est pas sphérique, mais parabolique convexe. La gravure doit de plus être faite de telle sorte que les rayons des parties projetées soient parallèles, afin que l’image soit visible quelle que soit la distance. Ces objets sont des bijoux de technique.
Objets de curiosité également, ils sont utilisés depuis plus de 1 500 ans en Chine, parfois de façon clandestine afin de projeter des choses que l’État ou l’inquisition (ou un équivalent en Chine) réprimandaient, comme un symbole religieux (Jésus, un Bouddha…) pendant des sessions de prières lorsque les religions étaient interdites.
On peut les trouver sur Grand Illusions, mais également sur Etsy (attention : vérifiez bien les dimensions de l’objet ; on en trouve des grands d’une dizaine de centimètres, mais certains sont tout petits, comme un pendentif).
Un mini-tableau périodique
Tout simplement un tableau périodique avec un petit échantillon de chaque élément à l’intérieur. Quand je dis « chaque élément », il faut lire que certains éléments sont généralement exclus en raison de leur dangerosité (radioactivité par exemple) ou leur rareté.
On en trouve à tous les prix, mais certains — les moins chers — sont juste des blocs d’acrylique avec des photos des éléments. Faites bien attention.
Je recommande donc l’un de ces deux tableaux sur Amazon, qui restent abordables en ayant malgré tout un bon nombre des éléments réels :
Il en existe des plus gros ou des plus complets, incluant des éléments plus rares, voire des éléments radioactifs (avec certificats, autorisations et toute la paperasse), mais ils sont plus chers (par exemple chez Engineered Labs) ou carrément hors de prix lorsque leur taille est telle qu’ils permettent de décorer un salon (par exemple chez 118 Displays).
Un anneau à effet Leidenfrost
L’effet Leidenfrost c’est ce qu’on observe lorsque l’on verse quelques gouttes d’eau sur une poêle très chaude. L’eau ne mouille alors pas la surface, et se vaporise à sa surface : résultat, la goutte d’eau lévite alors sur un coussin de vapeur.
De plus, la vapeur isole la goutte d’eau thermiquement, celle-ci s’évapore plus lentement et reste dans la poêle très longtemps.
La goutte d’eau lévitant pratiquement sans frottement et on peut la faire tourner dans la poêle comme il nous semble. La chaleur finit toutefois par réchauffer la goutte. La production de vapeur finit également par consommer totalement la goutte après un moment.
Dans l’anneau à effet Leidenfrost, la surface de fond n’est plus plane, mais avec des rainures à forme triangulaire, avec les triangles inclinés :
Quand une goutte se trouve au-dessus de cette surface rainurée, la forme des rainures dirige la vapeur dans un sens préférentiel. La goutte d’eau finit alors propulsée dans la direction inverse. L’anneau étant fermé, la goutte d’eau se met à tourner dans l’anneau sous l’effet de la chaleur !
Ce petit objet est à placer sur un poêle à bois chaud et quelques gouttes d’eau sont à verser dedans une fois que la pièce est chaude.
À nouveau, ce sont les personnes de Gyroscope.com qui le produisent.
Autres listes
Cet article est le septième d’une série, que j’ai pris l’habitude d’allonger au fil des années et de publier peu avant Noël, histoire d’inciter à offrir de la science et de la curiosité dans les cadeaux.
Les précédents articles sont ici. N’hésitez pas à aller voir dedans pour des idées ou juste des objets de bureau pour décorer chez vous :
- Gadgets/jouets scientifiques et éducatifs (2013) : où je présente le moteur de Stirling, le disque d’Euler, le radiomètre de Crookes, le pendule de Newton, l’oiseau buveur, le gyroscope, du gallium, le Lévitron, le thermomètre de Galilée et le baromètre de Fitzroy ;
- Gadgets/jouets scientifiques et éducatifs (2) (2017) : le moteur de Mendocino, le Mova Globe, la valve de Tesla, le Feel-Flux, du tungstène et la pendule Atmos ;
- Gadgets/jouets scientifiques et éducatifs (3) (2018) : la station météo Barigo, le baromètre de Goethe, l’éolipyle, le Space-Pen, le diamagnétisme du bismuth, le Moondrop et l’horloge Nixie.
- Gadgets/jouets scientifiques et éducatifs (4) (2019) : le Gömböc, les sphéricon et héxasphéricon, les solides de Reuleaux, le superœuf, le Cube 50|50 et l’anagyre.
- Gadgets/jouets scientifiques et éducatifs (5) (2020) : le verre qui disparaît, Element Blocks, le Hoverpen, Sparkit et la petite sculpture en tenségrité.
- Gadgets/jouets scientifiques et éducatifs (6) (2021) : le double pendule, le tube de crookes, les filtres trichroïques, de la kryptonite, l’Uplift 2.0, le hanspinner au tungstène et les toupies de précision