Ondes de choc générées par laser à une interface liquide solide

International audienceL’ablation d’une cible à une interface solide liquide génère des ondes de choc se propageant dans la cible, dans le liquide, mais également à l’interface solide-liquide. Les ondes de surface peuvent également se coupler au liquide, générant des fronts d’onde en forme de cônes de Mach dans le liquide. Nous avons développé un système d’imagerie par ombroscopie résolu en temps à l’échelle de la nanoseconde afin d’observer la propagation dans le liquide des différents fronts d’onde, en poursuivant deux objectifs : (i) la mesure de la pression générée au point d’ablation et (ii) la mesure des modules d’élasticité de la surface de l’échantillon. Concernant le premier objectif, nous exploitons le fait que l’onde hémisphérique générée par l’ablation de la cible est supersonique durant les cinquante premières nanosecondes. Ainsi, à partir de la conservation de la quantité de mouvement et de l’équation d’état déterminée par Rice et Walch, il est possible de remonter à la pression au point d’ablation [A. Chemin et al., Appl. Surf. Sci. 574, 151592, 2022]. Concernant le second objectif, l’observation de l’angle que forme les « cônes de Mach » avec la surface de l’échantillon permet de mesurer facilement la vitesse de propagation des ondes de surface, information traditionnellement compliqué à obtenir. Ainsi, nous pouvons mesurer la vitesse de l’onde de Rayleigh fuyante, ainsi que de l’onde longitudinal se propageant à l’interface. Ces deux mesures permettent de déduire le module d’Young ainsi que le coefficient de Poisson de la cible. Cette approche permet d’envisager l’élaboration d’un dispositif donnant simplement les modules d’élasticité de surface d’un échantillon [Demande de brevet n° 2105079]. Pour des échantillons homogènes, nos mesures ont été confirmées par des mesures acoustiques de type écho d’impulsion

Ondes de choc générées par laser à une interface liquide solide

International audienceL’ablation d’une cible à une interface solide liquide génère des ondes de choc se propageant dans la cible, dans le liquide, mais également à l’interface solide-liquide. Les ondes de surface peuvent également se coupler au liquide, générant des fronts d’onde en forme de cônes de Mach dans le liquide. Nous avons développé un système d’imagerie par ombroscopie résolu en temps à l’échelle de la nanoseconde afin d’observer la propagation dans le liquide des différents fronts d’onde, en poursuivant deux objectifs : (i) la mesure de la pression générée au point d’ablation et (ii) la mesure des modules d’élasticité de la surface de l’échantillon. Concernant le premier objectif, nous exploitons le fait que l’onde hémisphérique générée par l’ablation de la cible est supersonique durant les cinquante premières nanosecondes. Ainsi, à partir de la conservation de la quantité de mouvement et de l’équation d’état déterminée par Rice et Walch, il est possible de remonter à la pression au point d’ablation [A. Chemin et al., Appl. Surf. Sci. 574, 151592, 2022]. Concernant le second objectif, l’observation de l’angle que forme les « cônes de Mach » avec la surface de l’échantillon permet de mesurer facilement la vitesse de propagation des ondes de surface, information traditionnellement compliqué à obtenir. Ainsi, nous pouvons mesurer la vitesse de l’onde de Rayleigh fuyante, ainsi que de l’onde longitudinal se propageant à l’interface. Ces deux mesures permettent de déduire le module d’Young ainsi que le coefficient de Poisson de la cible. Cette approche permet d’envisager l’élaboration d’un dispositif donnant simplement les modules d’élasticité de surface d’un échantillon [Demande de brevet n° 2105079]. Pour des échantillons homogènes, nos mesures ont été confirmées par des mesures acoustiques de type écho d’impulsion

Magnetic Cannon: the physics of the Gauss rifle

International audienceThe magnetic cannon is a simple device that converts magnetic energy into kinetic energy: when a steel ball with low initial velocity impacts a chain made of a magnet followed by a few other steel balls, the last ball of the chain is ejected at a much larger velocity. The analysis of this spectacular device involves understanding of advanced magnetostatics, energy conversion and collision of solids. In this article, the phenomena at each step of the process are modeled to predict the final kinetic energy of the ejected ball as a function of a few parameters which can all be experimentally measured

Heat transfer and evaporative cooling in the function of pot-in-pot coolers

International audienceA pot-in-pot cooler is an affordable electricity-free refrigerator which uses the latent heat of vaporization of water to maintain a low temperature inside an inner compartment. In this article we experimentally investigate the influence of the main physical parameters in model pot-in-pot coolers. The effect of the wind on the evaporation rate of the cooling fluid is studied in model experiments while the influence of the fluid properties (thermal conductivity, specific heat and latent heat) is elucidated using a variety of cooling fluids (water, ethanol and ether). A model based on a simplified heat conduction equation is proposed and is shown to be in good quantitative agreement with the experimental measurements

The physics of Magnus gliders

International audienceMagnus gliders are spinning toys displaying spectacular looped trajectories when launched at large velocity. These trajectories originate from the large amplitude of the Magnus force due to translational velocities of a few meters per second combined with backspin of a few hundred radians per seconds. In this article we analyse the trajectories of Magnus gliders built from paper cups, easily reproducible in the laboratory. We highlight an analogy between the trajectory of the glider and the trajectory of charged particles in crossed electric and magnetic fields.The influence of the initial velocity and the initial backspin on the trajectories is analyzed using high speed imaging. The features of these trajectories are captured by a simple model of the evolution of the Magnus and drag forces as a function of the spin of the gliders. The experimental data and the modeling show that the type of trajectories-for instance the occurence of loops-depends mostly on the value and orientation of the initial translational velocity, regardless of the value of the backspin, while the maximum height of the apex depends on both the initial translational velocity and initial backspin

Doping nanoparticles using pulsed laser ablation in a liquid containing the doping agent

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