Demande à un ingénieur

Est-il possible de construire une machine à mouvement perpétuel ?

Réponse courte : Non. Pour les détails, il faut commencer par Sir Isaac Newton…

Par Jason M. Rubin

À la fin des années 1600, Sir Isaac Newton a écrit une loi célèbre : « Tout corps reste dans un état de vitesse constante, sauf s’il est sollicité par une force extérieure déséquilibrée ». La première partie de la phrase (jusqu’à « vélocité ») suggère que le mouvement perpétuel est non seulement possible mais inévitable pour tout objet déjà en mouvement. La deuxième partie de la première loi du mouvement de Newton vient cependant bouleverser le processus. Il s’avère que les « forces externes déséquilibrées » – des forces nettes non nulles extérieures appliquées à l’objet par un autre objet – sont partout dans notre univers.

Dan Frey, professeur associé de génie mécanique et de systèmes d’ingénierie, l’explique ainsi : « Si vous prenez une rondelle métallique, que vous la mettez au bout d’une ficelle et que vous la faites se balancer, elle va d’avant en arrière mais finit par s’arrêter. Cela est dû à la friction avec l’air. La balançoire d’une cour de récréation est un autre type de pendule », note-t-il, « mais vous pouvez la faire continuer en pompant vos jambes. Si vous pouviez pomper à l’infini, vous vous balanceriez à l’infini ; mais dès que vous retirez cette énergie, vous vous arrêtez rapidement. Le mouvement perpétuel nécessite une force initiale et une force de maintien. »

Il s’avère que la lune est très proche d’une machine à mouvement perpétuel. Elle fait le tour de la terre chaque mois et le fait à une vitesse presque constante depuis très longtemps. Malgré cela, grâce à des instruments avancés et des mesures minutieuses, nous pouvons déterminer que le mouvement de la lune change : elle s’éloigne de la terre en moyenne d’environ deux centimètres chaque année. Pourquoi ? Parce que même dans l’espace, il existe des forces extérieures déséquilibrées. Pour les objets ici sur terre, les forces sont relativement importantes et ont tendance à ralentir les mouvements après une courte période de temps. Pour les objets comme la lune, les forces déséquilibrées sont faibles par rapport à ce qui serait nécessaire pour ralentir un objet aussi grand, et les changements sont donc très lents.

Frey revient aux pendules. « Les horloges de grand-père reposent sur un pendule qui semble perpétuel, mais en fait, il est seulement conçu pour agir de cette façon. Nous utilisons un poids pour fournir une poussée et des engrenages pour moduler la force du poids. Un mécanisme appelé échappement garantit que la poussée est toujours dans la bonne direction, contrebalançant ainsi la force d’entraînement du pendule. Soigneusement conçue, une horloge grand-père présente un mouvement perpétuel à court terme. Mais inévitablement, son ressort doit être remonté. »

Le mouvement perpétuel est-il possible ? Selon Frey : Non, mais les choses peuvent être conçues pour s’en approcher ou l’imiter. « Les lois de la physique indiquent que le mouvement perpétuel se produirait s’il n’y avait pas de forces externes déséquilibrées », dit-il. « Mais il y en a. Ce n’est qu’en concevant une solution par laquelle un objet en mouvement peut consommer une certaine réserve d’énergie ou recueillir de l’énergie à partir d’une source externe que nous pouvons approcher le mouvement perpétuel. »

Merci à Suresh Vishwanathan de Bangalore, en Inde, pour cette question.

Posé : 4 octobre 2011

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