Plaques de jauge

[GeLe5000]

Bonjour.

Je lis dans un manuel de Physique (Hecht, Ed. de boeck), dans un paragraphe intitulé "les causes du frottement" : "En 1734, John Desaguliers (une connaissance de Newton) conclut avec justesse que l'adhérence joue un rôle pour produire le frottement. Il prenait deux morceaux de plomb fraîchement coupés, les pressait fortement à la main et trouvait qu'il fallait environ une force de 20 kg pour les séparer".
Dans un autre chapitre l'auteur signalait que ce qui nous empêche de nous enfoncer dans le sol, sous notre poids, c'est en fait la répulsion électrostatique entre les électrons périphériques de la surface sur laquelle nous marchons et ceux des semelles de nos souliers.

Alors, dans le cas des deux morceaux de plomb fraîchement coupés, comment se fait-il qu'on ait une attraction et non une répulsion ? Pourquoi faut-il qu'ils soient fraîchement coupés ? Cela semble sous-entendre que si l'on attend trop longtemps le phénomène d'adhérence ne se produira pas. Pourquoi ? La chaleur produite par le sciage du bloc de plomb est-elle en cause ?

Plus loin, je lis : "Deux pièces propres de métal, tel que l'or, pressées ensemble, fondent littéralement aux points de contact, un procédé connu sous le nom de soudure à froid". On appelle cela "soudure à froid", mais si elles fondent littéralement aux points de contact, c'est que de la chaleur est produite par la pression. Donc ce n'est pas si "à froid" que cela.

Finalement, il y a une photo montrant des "plaques de jauge" : "… précises et en acier poli. Elles servent à étalonner les outils de mesure. Quand on les presse l'une contre l'autre, elles s'attirent si fortement qu'elles collent l'une à l'autre."
A nouveau, la pression manuelle peut-elle produire une chaleur suffisante qui expliquerait le phénomène ?
Ici on n'a certainement pas de soudure, sinon ce seraient des plaques de jauge jetables qui ne serviraient qu'une seule fois.

Et quelqu'un sait-il quels outils de mesure sont étalonnés par ce système, et quel est le principe de l'étalonnage ?

Il s'agit d'un manuel de physique, or le phénomène en jeu fait intervenir des processus chimiques qui ne sont pas expliqués par l'auteur.
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[invitecaafce96]

Bonjour,
Les cales étalon sont très utilisées en Métrologie dans l'industrie : ce sont des références en matière d'épaisseur .
Les plus célèbres sont les cales Johansson .
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cale_%C3%A9talon

On a déjà beaucoup discuté de l'adhérence de ces cales : pour moi et beaucoup d'autres , elles adhérent simplement par effet de vide ,
la planéité étant telle que la pression atmosphérique ne passe pas dans l'interface .

Le reste de votre texte , pour moi est un roman - ce n'est pas péjoratif - mais ce serait un peu long de tout reprendre point par point ,
je préfère m'arrêter aux cales .

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Il y a un bon nombre d’idées reçues dans ce que vous avez lu.
Par exemple, l’histoire de l’or « propre ». Il faut savoir que le seul moyen d’avoir des surfaces « propres » avec les atomes du métal à la surface est de travailler en ultravide et avoir nettoyé les surfaces par des méthodes adéquats (bombardement ionique, par exemple). Dans tous les autres cas, si vous clivez une surface, la surface se recouvre d’une couche de « saleté » en quelques ns. Il faut descendre à 10^(-6) mm Hg (soit 10^(-4) Pa) pour espérer que la surface reste propre pendant 1 s. Et 1000 fois mieux 10^(-7) Pa pour avoir une surface « propre » pendant 20 minutes. Je vous donne des faits bien connus par des chercheurs qui travaillent avec des surfaces (j’en ai fait partie il y a longtemps).

Pour ce qui est des plaques de jauge je n’ai jamais gobé cette histoire d’attraction entre atomes. Entre autres à cause de la couche de saleté. Ici il s’agit probablement de la couche de saleté (ou de graisse) qui tient les plaques ensemble.

Ce qui est vrai, est que sans ces couches de saleté, le métaux se souderaient sans problème : les rails s’enrouleraient autour des roues des locomotives.
Il est aussi vrai qu’aux points de contact, en absence de couche de saleté, le frottement chauffe et fond des matériaux. (C’est des micro-points et des micro-soudures). Les paliers des premiers moteurs montés sur des satellites fonctionnaient très bien sur terre mais se collèrent immédiatement sous vide spatial.

Mais ce n’est pas la pression qui va créer la fusion et les soudures. Il faut des frottements.
Au revoir.

[antek]

Dans un autre chapitre l'auteur signalait que ce qui nous empêche de nous enfoncer dans le sol, sous notre poids, c'est en fait la répulsion électrostatique entre les électrons périphériques de la surface sur laquelle nous marchons et ceux des semelles de nos souliers.

Cela me semble saugrenu !
Quelqu'un a-t-il réfuté cette affirmation ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Re.
Je suis d’accord avec Antek. L’auteur semble confondre le principe d’exclusion de Pauli avec la répulsion électrostatique.
De quel bouquin il s’agit ?
A+

[invite6dffde4c]

Re.
Je suis surpris que cette phrase soit sur le Hecht.
Je n‘ai pas lu le bouquin, mais il a une bonne critique des membres de F.S.:
http://forums.futura-sciences.com/le...e-e-hecht.html
A+

[GeLe5000]

Merci pour vos réactions très instructives.

La référence du manuel : Physique, Hecht, éditions de boeck, 1ère édition, 9 ème tirage 2013.

Je trouvais pourtant que l'explication électrostatique était imparable. On apprend au début du cours de Chimie (structure de l'atome et liaisons chimiques), que le rapprochement de 2 atomes d'hydrogène en vue de former une molécule H2 passe par un puits d'énergie correspondant à la distance interatomique. Tout le monde a ce graphique en mémoire. Au-delà, si on les rapproche d'avantage, l'énergie augmente suivant une asymptote, jusqu'à l'infini. Ce serait cette impossibilité qui serait responsable de ce que nous observons en permanence : les objets ne s'interpénètrent pas. Donc nous ne nous enfonçons pas dans le sol.

[invite6dffde4c]

Re.
Oui. Mais ce qui empêche les atomes de se rapprocher ne sont pas des forces électrostatiques, mais le principe d’exclusion de Pauli (qui n’a rien à voir avec l’électrostatique).
A+

[GeLe5000]

Pour qu'il n'y ait aucun doute, j'ai retrouvé quelques passages du livre :

Page 160 : "En règle générale, nous ne nous enfonçons pas dans le sol vers le centre de la planète; il doit y avoir une autre force pour nous arrêter. Considérons la personne de la Fig. 5.10. A cause de son poids, ses pieds pressent le sol et le sol repousse ses pieds; c'est une paire d'interaction. Cette paire de forces de contact est fondamentalement électromagnétique; c'est ce phénomène qui vous empêche de traverser les murs."
Page 161 : "Plus la charge est grande, plus la déformation du plancher est grande; ce qui produit une force vers le haut exercée par ces atomes, semblable à celle de petits ressorts. Cette force entre atomes est de nature électromagnétique."

Si vous me dites que c'est le principe d'exclusion de Pauli qui est responsable de la répulsion entre 2 objets non chargés électriquement, je veux bien l'admettre. Il n'y a pas de place pour plus de 2 électrons dans une orbitale, point final.
J'ai dû me faire un roman dans mon esprit à cause du mot "électromagnétique", qui ne concerne en fait que les interactions à l'intérieur de chaque objet (plancher ou soulier) et non leur interaction mutuelle.

Merci.

[invite6dffde4c]

Re.
Ce n’est pas vous qui avez mal interprété « Cette force entre atomes est de nature électromagnétique. ». C’est une erreur du bouquin et très mal venue car elle induit en confusion.
Lisez ce paragraphe de Wikipedia.
Et notamment :
A more rigorous proof was provided in 1967 by Freeman Dyson and Andrew Lenard, who considered the balance of attractive (electron–nuclear) and repulsive (electron–electron and nuclear–nuclear) forces and showed that ordinary matter would collapse and occupy a much smaller volume without the Pauli principle.[12][13]
A+