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DOSSIER
La mobilité
Avec plus de 7 milliards d'êtres humains vivant dans un monde "en mouvement", la question de la mobilité est un enjeu majeur du XXIe siècle. RTSdécouverte vous propose de vous familiariser avec ce thème. Au menu de ce dossier: des questions-réponses, un quiz, des chroniques et des reportages de la RTS, des dossiers d'archives et de nombreux liens utiles.
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QUESTION-REPONSE
Agrandir les autoroutes permet-il de supprimer les bouchons?
Laura (14 ans) - 23 janvier 2015
Prenez une autoroute reliant deux villes. Au hasard, celle reliant Lausanne et Genève, en Suisse. Deux pistes de chaque côté. Au fil des ans, la population a augmenté, la voiture s'est démocratisée, l'autoroute s'est engorgée. Construire une troisième voie pourrait effectivement fluidifier le trafic, c'est physique. Et simple. Mais pas forcément à longue échéance.
Différentes expériences ont été menées à travers le monde. Prenez Londres. La M25, qu'on appelle London Orbital, est une autoroute qui fait pratiquement le tour de la capitale britannique. Cette nouvelle voie a été construite entre 1975 et 1986 pour fluidifier le trafic. Trois ans après la fin de sa construction, elle était déjà engorgée. Rajouter d'autres voies n'a servi à rien. Mais pourquoi ?
Tout d'abord, c'est l'effet "appel d'air". Chaque fois que de nouvelles voies se construisent, de nouveaux conducteurs – qui ne prenaient plus l'autoroute pour cause de bouchons – ont pensé qu'ils pourraient à nouveau l'emprunter. Il y a donc plus de voitures.
Ensuite, il y a ce qu'on appelle la conjecture de Zahavi. C'est une théorie qui dit que lorsqu'un moyen de transport permet d'aller plus vite, on a tendance à l'utiliser pour aller plus loin plutôt que de passer moins de temps à se déplacer! Ce qui veut dire que créer de nouvelles infrastructures permettra simplement aux gens d'aller habiter plus loin. D'habiter par exemple dans le Jura et de travailler non plus à Neuchâtel mais à Fribourg!
Sans compter qu'aujourd'hui, les gens acceptent de passer plus de temps dans les transports qu'autrefois. En Suisse, il y a 20 ans, on se déplaçait en moyenne 70 minutes par jour. Aujourd'hui, 85! Alors que faire ?
On l'a compris, agrandir les autoroutes ne réduit pas les bouchons. Mais d'autres solutions existent, qu'elles plaisent ou non: faire payer l'entrée des villes et donc toucher le porte-monnaie des usagers de la route. Ou, réduire la vitesse sur les autoroutes pour que ce soit à la fois plus fluide et moins attrayant!
Vincent Kaufmann de l'EPFL pour energie-environnement
Vincent Kaufmann
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QUESTION-REPONSE
Pourquoi une bouteille en PET de solution alcoolique (82%) parfumée se déforme-t-elle parfois ? Une fois que l'on ouvre le bouchon, la bouteille reprend sa forme. Bizarre et je n'arrive pas à l'expliquer. Je sais ...
JC (41 ans) - 22 février 2017
Au risque de vous déplaire, j'ai bien peur de devoir vous annoncer que le phénomène que vous observez est bien relié à des variations de température, ainsi qu'à des processus d'évaporation et de condensation.
Toute substance, qu'elle soit solide, liquide ou gazeuse, voit son volume varier –plus ou moins fortement– lorsque la température varie ; cette variation de volume est caractérisée par un paramètre, le coefficient de dilatation thermique, différent d’une substance à l’autre.
Pour l’eau pure, la variation de volume est très faible, mais importante par rapport à la variation de volume de l’aluminium (10× plus faible), ou du verre Pyrex (100× plus faible). Pour l'éthanol pur (solution alcoolique à 100%), la variation de volume est environ 5× plus grande que pour l’eau. On peut donc s'attendre à ce que le volume d'une solution alcoolique varie de manière non négligeable (par rapport à l’eau), lorsqu'elle est soumise à de faibles variations de température.
Mais ce n'est pas tout. L'éthanol s'évapore nettement plus facilement que l'eau (au niveau de la mer, l'éthanol pur bout à 78 °C, contre 100°C pour l’eau pure). A température ambiante et constante, l'éthanol s'évapore, et il suffit de placer le nez au-dessus d’une solution alcoolique pour s'apercevoir qu'elle est volatile.
Lorsque les molécules d'éthanol s'évaporent, elles passent en phase gazeuse, ce qui accroît la pression dans le récipient fermé qui contient la solution ; cette augmentation de pression (qui sera d’autant plus grande si la température augmente, même légèrement) va contribuer à déformer la bouteille en PET, dans le sens de l'augmentation du volume (la bouteille se gonflera légèrement).
Inversement si la température diminue, même légèrement, l'évaporation diminuera d'autant, ce qui fera baisser la pression dans le récipient fermé et le déformera dans le sens de l'écrasement.
Et si la solution alcoolique contient en plus du parfum, c'est-à-dire par essence des molécules fortement volatiles, de très faibles variations de température (vers le haut ou vers le bas) auront une influence non négligeable sur des variations de volume (vers le gonflement ou vers l'écrasement) du récipient fermé. Il est dès lors clair que le récipient reprendra sa forme initiale dès que son bouchon aura été ouvert, ce qui permettra au volume gazeux intérieur de s'équilibrer par rapport à la pression extérieure.
Didier Perret
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QUESTION-REPONSE
Pourquoi les sodas explosent-ils quand on les secoue?
cookie (13 ans) - 15 novembre 2011
Une boisson gazeuse, c'est une boisson dans laquelle on ajoute un gaz sous pression, le dioxyde de carbone CO2. Ce gaz se dissout dans la boisson sous forme d'acide carbonique H2CO3 (regarde sur l'étiquette de ta bouteille d'eau gazeuse ou de ta cannette de soda).
Lorsque tu prends une bouteille en plastique neuve contenant une boisson gazeuse, tu constates qu'il y a quelques rares bulles visibles dans la boisson. Ces quelques bulles, c'est un petit peu d'acide carbonique dissous qui se transforme en CO2 gazeux. Lorsque tu ouvres la bouteille, tu entends le «pschit» caractéristique des bulles de CO2 qui s'échappent de la boisson et de l'espace d'air qui existe entre le liquide et le bouchon.
Seulement, si tu secoues vigoureusement la bouteille avant de l'ouvrir, tu vas aider l'acide carbonique dissous à se transformer très rapidement en CO2 gazeux. Comme le CO2 gazeux qui se forme ne veut pas rester dans le liquide (car le gaz est nettement moins dense que le liquide), il va se loger dans l'espace d'air entre le haut du liquide et le bouchon de la bouteille. Et lorsque beaucoup de CO2 gazeux veut remplir ce petit espace d'air, la pression dans l'espace augmente.
Si la bouteille n'a pas été conçue pour supporter une telle surpression, elle va rompre, faisant littéralement exploser la boisson. Et si la bouteille supporte cette surpression, la boisson giclera fortement lorsque tu dévissera le bouchon.
C'est comme si tu gonfles un ballon de football avec une pompe puissante: si tu gonfles trop, tu augmentes trop la pression dans le volume interne du ballon, et celui-ci explosera lorsque sa paroi ne pourra plus contenir cette pression élevée.
Le résultat est le même si tu chauffes fortement une bouteille fermée de boisson gazeuse, ou si elle reçoit un choc violent (p.ex. si elle tombe de haut): Les bulles de CO2 se forment très rapidement et font augmenter fortement la pression dans l'espace compris entre le liquide et le bouchon, jusqu'à ce que la bouteille cède.
Une expérience simple permettant de visualiser la présence de CO2 dissous dans une boisson gazeuse est disponible sur YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=M30iaTUyL3U
Aujourd'hui, les plastiques (p.ex. le PET, PolyEthylène Téréphtalate) qui constituent les bouteilles de boissons gazeuses sont heureusement conçus pour supporter les surpressions et ne pas exploser au moindre petit ennui!
Didier Perret
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QUESTION-REPONSE
Faut-il appliquer de la crème solaire lors d'expositions de 45 min au soleil avant 11h ou après 15h?
Dom - 05 avril 2016
En dehors des heures durant lesquelles l'intensité des UV est la plus forte, une protection solaire est aussi importante, même pour une courte durée d'exposition. En fonction du "phototype" (résistance individuelle aux coups de soleil) d'une personne, de son âge (attention aux enfants!), du bronzage préalable, 45 minutes sont souvent largement suffisantes pour "brûler" la peau, surtout si l'on se trouve proche de l'eau, sur la neige ou d'autres surfaces claires (sable,...) qui réfléchissent les UV.
Comme pour toute exposition au soleil, le port de vêtements et d'un chapeau est plus efficace que les crèmes solaires et peut être plus pratique en cas de courtes expositions.
Naturellement, plus l'exposition à la lumière du soleil est longue et intense, plus cela est nocif pour la peau. Néanmoins, en théorie, un seul rayon lumineux, un seul photon, peut être suffisant pour induire un cancer de la peau. Ce n'est qu'une affaire de probabilité, d'effet stochastique. Un exemple d'effet stochastique serait celui des bouchons sur la route. Si l'on veut éviter les bouchons, on ne prend pas l'autoroute un weekend de juillet en direction de la méditerranée, ou un vendredi soir d'hiver en direction des Alpes. Mais, même en partant en pleine nuit en semaine vers une destination pas du tout prisée, un bouchon peut se développer, par malchance. C'est un risque qu'il faut accepter en prenant sa voiture.
Voilà, la réponse est donc oui, pour minimiser les risques de cancer de la peau (ce qui est le but de la protection contre le soleil), il vaut mieux se protéger, même pour des expositions courtes en dehors des heures de fortes intensités des UV.
Basile Darbellay
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QUESTION-REPONSE
Pourquoi les feuilles tombent-elles des arbres?
salomé (9 ans) - 28 août 2009
A l'approche de l'hiver, les arbres doivent s'adapter au climat et entrent dans un mode de vie au ralenti. Les feuilles ne pourront pas résister au gel car elles n'ont pas de protection (comme l'écorce qui protège le tronc ou la terre qui protège les racines p.ex.). Afin d'éviter de dépenser de l'énergie inutilement, les feuilles sont progressivement isolées des canaux qui transportent la sève. Ceux-ci sont scellés par une couche de liège qui se forme à la base de chaque pétiole. Ce bouchon bloquera donc les canaux acheminant l'eau et les minéraux vers chaque feuille.
La surface d'une feuille est couverte de capteurs sensibles à l'énergie solaire. Quand la durée du jour diminue, la production d’une hormone, l'éthylène, augmente. Elle permet la mise en place du bouchon de liège. Les feuilles, peu à peu déshydratées, durcissent et tombent lorsque la couche de séparation est complète.
Les conifères, tels que le pin, emploient une stratégie différente. Ils possèdent des feuilles coriaces et persistantes, qui ont la forme de petites aiguilles ou d'écailles. Elles sont recouvertes d'une couche de cire, isolante, et leurs cellules contiennent des substances spéciales pour résister au froid.
Julien Dal Col
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QUESTION-REPONSE
Puis-je mettre en culture des haricots ou des lentilles dans une bouteille hermétiquement fermée?
TPESvtPhysique (16 ans) - 19 octobre 2015
Pour germer les graines ont besoin d'eau et d'oxygène. Idéalement, il faudrait mettre un peu de terreau ou de coton humide au fond de votre bouteille et laisser le bouchon ouvert. En laissant le bouchon fermé, il va y avoir de la condensation puis, probablement, des moisissures sur les lentilles.
Lors de la germination, les graines consomment de l'oxygène puis, dès que les plantes commenceront la photosynthèse, elles absorberont le gaz carbonique (CO) le jour et l'oxygène la nuit.
Pour faire le test, vous pouvez toutefois essayer de faire germer vos graines dans la bouteille fermée, mais, à la longue, les réserves d'oxygène et de CO viendront à manquer, ainsi que l'espace dans la bouteille pour les haricots, et les plantes finiront par pourrir.
Maryline Freyre
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COUP D'OEIL
Le jeu des continents
Par le moyen d'une course à défi, les enfants sont amenés à prendre conscience de la discrimination qui existe entre les habitants de différentes régions du monde quant à l'accès et à l'usage de l'eau.