Questions pour écriture d'un roman

[Anonyme]

Bonjour,

Je me suis attaqué il y a peu à la rédaction d'un roman entre le fantastique et la science-fiction. Ce dernier doit parfois être très précis sur certains aspects théoriques mais également éviter toute forme d'illogisme. Pour cela, j'aurais besoin de quelques informations physiques assez particulières pour éviter toute incohérence scientifique.

Dans l'histoire, il se trouve une sorte de "machine" d'une dimension d'environ 6m X 6m X 6m. Celle-ci doit avoir une masse tellement grande pour qu'aucun engin de notre technologie actuelle ne soit capable de le soulever. Il ne doit pas non plus pouvoir être envoyé dans l'espace par une quelconque fusée mais devrait être déplacé de quelques mètres lors d'une explosion nucléaire de 100 mégatonnes dont l'impact a lieu à moins de 2 mètres. Ma première question serait donc de savoir quelle devrait être cette masse, au minimum ? La deuxième question serait de savoir à partir de quelle masse l'engin commencerait à s'enfoncer dans le sol (cailloux) ? Et la troisième question serait de savoir quelle devrait être la puissance initiale théorique d'une fusée capable de soulever cet objet, quitter l'attraction terrestre pour pouvoir effectuer un voyage en direction de Mars ?

Deuxième tranche de questions, moins importante. A ce que je sais, la chaleur d'une explosion nucléaire peut atteindre les plusieurs millions de degrés au centre. A combien serait estimée cette chaleur pour une bombe de 100 mégatonnes ? Quand on parle de plusieurs millions au centre, désigne-t-on un rayon de 1 millimètre, 1 centimètre, 1 mètre ou 10 mètres ?

Troisième type de questions. Si on imaginait que l'on arrivait à faire décoller une fusée à une vitesse suffisante pour qu'elle puisse faire le trajet terre-soleil en trois ans et que le matériau constituant cette fusée ait une température de fusion d'environ 15 millions de degrés (excepté ses moteurs qui se désintégreraient immédiatement), parviendrait-elle à atteindre le centre du soleil (afin de fondre) ou serait-elle repoussée par les divers dégagements d'énergie du soleil ou serait-elle mise en orbite et tournerait pendant des année avant d'en atteindre le centre ?

Voilà, merci d'avance de vos réponses, en espérant que les questions étaient suffisamment claires

7804j

[Black Jack]

1 Mega Tonne TNT = 4,184.10^15 J

100 Mega Tonnes TNT = 4,184.10^17 J

Supposons que cette énergie soit requise pour faire monter sur Terre verticalement de 2 m ta jolie boîte de masse m.

On aura 4,184.10^17 = m * 9,8 * 2

m = 2,1.10^16 kg

Mais la base faisant 36 m², cela correspondrait sur le sol supportant la base à une pression P = mg/S = 2,1.10^16 * 9,8/36 = 5,8.10^15 Pa (soit 5,8.10^10 atmosphères)

Cà c'est quand même un sacré os, cela va être bien dur que ta boîte n'écrabouille pas le sol qui la supporte et ne s'enfonce dans le sol ...
*****

La puissance d'une fusée qui ... n'a guère de sens, par contre on peut calculer l'énergie nécessaire à la faire échapper à l'attraction terrestre :

La vitesse à atteindre est d'environ 11,2 km/s (au voisinage de la Terre) et donc E cinétique à acquérir = (1/2).mv² = (1/2)*2,1.10^16 * 11200² = 1,3.10^24 J. Cette énergie doit évidemment provenir du "lanceur".
Soit une énergie équivalente à l'énergie solaire reçue par toute la Terre en 3 mois (sauf erreur de calcul).
A titre de comparaison:
L'énergie (potentielle) des réserves de l'énergie fossile estimées dans le monde est de 3,9×10^22 J , soit 33 fois trop peu pour envoyer ton engin dans l'espace.

:zen:

[Anonyme]

Merci de ta réponse très complète, je me rends compte que la question que j'ai posée, du moins de cette manière, n'avait pas trop de sens et tu me l'as bien démontré :/

Néanmoins, il me faudra de toute manière trouver une solution pour que cela devienne cohérent. Voici donc quelques modifications que je propose (merci de me dire si je me trompe, je ne suis pas du tout physicien) :

Premièrement, petite question théorique. Dans tes calculs (si j'ai bien compris), tu pars du principe que l'intégralité de la puissance des 100 mégas tonnes va être absorbée par la boîte. Cela ne sera, il me semble, pas le cas. De combien devrait-on diviser la puissance pour tenir compte des pertes ? Nous partons du principe que l'on dépose la bombe à la distance la plus petite de la boîte mais, vu la taille de la bombe, il y aura de toute manière une grande distance entre le centre de l'explosion et l'objet.

Pour diminuer un peu la masse de l'objet, je pense qu'il sera propulsé à 200 mètres environ. Cela permettra, si j'ai bien compris, de diviser sa masse par 100.

Si cette boîte devait voler sur 200 mètres (avec je ne sais quel angle) du fait de l'explosion, avec quelle force percuterait-elle le sol ?

Comme tu l'as dit, la boite s'enfoncerait dans le sol. Aurais-tu l'idée d'un ordre de grandeur de quelle force un sol constitué de roches plutôt résistantes pourrait absorber sans que la boite ne s'enfonce de plus de 10 mètres ?
Pour compenser cette différence, je pensais que la boite pourrait posséder des propriétés électromagnétiques qui auraient une influence positive sur le sol où elle se trouve pour le renforcer. Quelque chose de ce type-là serait-il envisageable ?

En se basant sur tes anciens calculs, donc sans tenir compte des dernières propositions, il faudrait 1,3.10^24 J pour échapper à l'attraction terrestre. Il me semble que si nous arrivions à exploiter toute l'énergie de la matière, grâce à E=mc2, nous pourrions théoriquement obtenir cette énergie avec seulement 10 mégas tonnes de matière, non ? Je pensais à une solution de ce genre avec une perte de plus de 99% d'énergie ce qui nécessiterait de l'ordre de 1000 mégas tonnes de matière pour l'envoi de cette fusée. Mais encore une question : si je parvenais à obtenir cette énergie, quelle serait la vitesse de la fusée une fois dans l'espace si elle n'est soumise à aucune autre force ?

Merci encore une fois, en espérant que tu ne trouves pas mes questions bêtes :D

7804j

[Black Jack]

En se basant sur tes anciens calculs, donc sans tenir compte des dernières propositions, il faudrait 1,3.10^24 J pour échapper à l'attraction terrestre.
Il me semble que si nous arrivions à exploiter toute l'énergie de la matière, grâce à E=mc2, nous pourrions théoriquement obtenir cette énergie avec seulement 10 mégas tonnes de matière, non ?

Plusieurs erreurs :

1,3.10^24 = mc² avec c = 3.10^8 m/s
---> m = 1,4.10^7 kg = 1,4.10^4 Tonnes et pas 10 mégatonnes.

MAIS, attention à la signification du "m" dans cette relation.
Ce n'est pas la masse des produits d'une réaction mais uniquement la différence des masses avant et après réaction.

Exemple : la masse d'un noyau d'uranium 235 est d'environ 3,9.10^-25 kg ce qui a un équivalent énergie de 220 GeV = 3,5.10^-8 J
Mais la fission d'un noyau de U235 par un neutron, donne (dans une des fissions possibles) 2 nucléides (Kr92 et Ba141) + production de 3 neutrons
Et c'est la différence de masse entre les 2 membres de cette "réaction" qui est "transformée" en énergie.
Dans le cas cité, la fission de 1 noyau de U235 donne une énergie de environ 200 MeV = 3,2.10^-11 J ... soit donc environ 1000 fois moins que l'équivalent masse du noyau d'U235

Donc si l'énergie était tirée de la fission d'U235, il faudrait environ 1,4.10^10 kg d'U235.
Or l'U235 n'existe pas isolé, il est en proportion très faible dans l'uranium naturel (constitué pour la plus grande part d'U238).
Même l'uranium enrichi qu'on utilise dans les centrales ne possède que quelques pourcent d'U235 (4 % par exemple).
Donc la quantité d'Uranium enrichi nécessaire serait de 35.10^10 kg... Soit 10 fois plus (si je ne me trompe pas) que les réserves mondiales estimées.

Tout cela sans aucune vérification de ma part.

Pour le reste, à toi de voir comment orienter ton "roman".
Tu peux voir les effets qu'il y aurai :zen: t en modifiant certaines données ... par des règles de 3 à partir de ce qui précède.

:zen:

[Anonyme]

Oui, j'avais compris que E=mc2 tenait compte de la différence de masse. Dans mon cas, je supposais une situation théorique où la technologie aurait permis la transformation de la totalité de la matière en énergie. Maintenant c'est clair que pour plus de plausibilité, je ne pourrais pas simplement présenter les choses de cette manière.

Oui, excuse-moi, je voulais dire 10 000 tonnes et j'ai utilisé "Méga" au lieu de "kilo".

Je vais effectivement utiliser des règles de trois pour déduire mes données finales. Cependant, il me serait utile, si tu saurais me répondre sur ce sujet, de savoir quelle serait vraiment la partie de l'énergie que la boite pourrait emmagasiner lors de l'explosion de cette bombe. 4,184.10^17 J est l'énergie totale de 100 mégatonnes de TNT mais j'aurais besoin de savoir quelle part de cette énergie la boite recevrait lors d'une telle explosion (???)

En tout cas merci, j'ai début pu avancer sur quelques parties du scénario


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[Black Jack]

mais j'aurais besoin de savoir quelle part de cette énergie la boite recevrait lors d'une telle explosion (???)

Pas possible de répondre à cette question, n'importe quel pourcentage en fonction de plein de paramètres.
Explosion aérienne, souterraine, au sol et position de la boîte par rapport à l'épicentre de l'explosion, géographie du lieu (une mini colline en écran peut dévier une énorme partie du souffle) ...

Bref, ici il faut faire appel à l'imagination du "romancier".

:zen: