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Posté par Michel le Samedi 11/07/2009 à 00:00
Une cape d'invisibilité… contre les séismes !
Des écoles et des hôpitaux équipés pour ne pas ressentir les effets d'un séisme… Des chercheurs du CNRS ont imaginé à l'Institut Fresnel de Marseille (1) un dispositif qui isole des ondes sismiques les plus dévastatrices. Conçue à partir de modèles mathématiques, cette « cape d'invisibilité » laisse présager des applications allant de l'industrie automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de...) et aéronautique aux protections antisismiques. L'étude est parue dans la revue Physical Review Letters du 10 juillet 2009.


Représentation schématique de la structure de cape pour les ondes de flexion.

La « cape d'invisibilité » est une plaque mince structurée de manière à contrôler la propagation de certaines ondes pour les dévier d'un obstacle. Ainsi, un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à...) placé au centre de cette cape ne sera pas touché par ces ondes, mais simplement contourné. La protection se présente sous forme d'anneaux concentriques constitués de différents matériaux. L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) constitue un métamatériau qui possède des propriétés qu'on ne retrouve pas dans un matériau naturel.

La cape d'invisibilité ne permet pas néanmoins de détourner tous les types d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de...) sismique (2). Les ondes de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...), d'une amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) généralement plus forte que les autres, produisent les effets les plus destructeurs des séismes. Les équations qui régissent ce type d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales....) sont invariantes par transformation géométrique: cette caractéristique, mise en évidence par les chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics...) Fresnel, leur a permis de concevoir la cape d'invisibilité (3).

Sa mise en application contre les séismes nécessite encore de travailler en collaboration avec des géologues pour s'adapter aux contraintes de terrain. A plus petite échelle, la cape pourra supprimer les vibrations gênantes dans les industries automobile et aéronautique.

En 2008, la même équipe avait déjà conçu une cape d'invisibilité contre les vagues, ayant le même effet mais fonctionnant sur un principe physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et...) différent. Cette cape à vagues suscite des essais à grande échelle et des applications sont envisagées pour favoriser la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage de sociologie co-écrit par Pierre Bourdieu et Jean-Claude...) de poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et le Bélier à l'est. Bien...) en zones tropicales ou encore pour la protection de côtes calcaires telles que les falaises d'Albion.


Propagation des ondes de flexion sur la plaque, les ondes contournent la zone
où se trouve l'obstacle.

Notes:

(1) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université Paul Cézanne / Ecole centrale Marseille / Université de Provence.
(2) Les ondes sismiques se déclinent en trois catégories: les ondes de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), de cisaillement et de surface.
(3) Les ondes de surface sont régies par des équations bi-harmoniques issues de la théorie des plaques minces. Les ondes de pression et de cisaillement sont régies par les équations de Navier, qui ne sont pas invariantes par transformation géométrique.


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Source: CNRS
Illustrations: © Mohamed Farhat, Sebastien Guenneau, Stefan Enoch