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Peut-on faire léviter un chat beurré ?

Le mouvement perpétuel

Crédit British Library

Examinons tout d'abord cette hypothèse du mouvement perpétuel, c'est à dire d'un mouvement durant indéfiniment sans qu'on lui apporte de l'énergie. L'intérêt d'un objet en mouvement perpétuel serait qu'il pourrait fournir de l'énergie, et serait donc une source d'énergie infinie. La quête du mouvement perpétuel a interpellé tous les grands inventeurs. Ci-contre, une animation de la British Library d'après les croquis de Léonard de Vinci.

Un objet en mouvement perpétuel ne peut pas fournir d'énergie

En physique, il existe deux principes très proches, le premier principe de la thermodynamique et le principe de conservation de l'énergie, qui limitent fortement les possibilités d'un mouvement perpétuel, et réduisent à néant son intérêt.

Ces principes affirment qu'un système à énergie constante est un système isolé qui n'échange pas d'énergie avec l'extérieur. Si un système fournit de l'énergie, il faut lui apporter l'énergie qu'il perd. Un objet en mouvement perpétuel auquel on ne fournit pas d'énergie est donc incapable d'en fournir, ce qui le réduit à un bel objet de décoration...

Des systèmes conservatifs et des systèmes dissipatifs

Est-il possible de construire un objet en mouvement perpétuel qui ne consommerait aucune énergie ? De tels systèmes sont dits conservatifs, car ils conservent leur énergie. Dans la vie de tous les jours, les objets en mouvement sont au contraire dissipatifs : ils perdent en permanence de l'énergie en la cédant à leur environnement, par exemple sous forme de chaleur. Mais les systèmes conservatifs existent en théorie, et ils sont même au cœur de certains domaines de la physique, en particulier la mécanique quantique. Ils ne sont pas faciles à construire, et la plupart du temps, ils ne restent conservatifs que pendant un temps limité.

Un exemple d'objet conservatif en mouvement est une sphère qui tourne sur elle-même, comme la Terre. L'énergie est alors propotionnelle à la vitesse de rotation au carré, et donc si la vitesse de rotation est constante, il n'est pas nécessaire de fournir de l'énergie pour que la sphère continue à tourner. Mais s'il y a de l'air autour de la sphère, les frottements vont transférer une partie de l'énergie de rotation dans l'air, sous forme de chaleur, et la sphère va donc ralentir et finalement s'arrêter. Même si on la met dans le vide, il restera les frottements mécaniques sur l'axe de rotation. D'ailleurs, même la Terre dissipe de l'énergie lors de sa rotation, ne serait-ce qu'à cause des marées !

Bref, ce n'est vraiment pas facile de réaliser un système conservatif. Évidemment, avec un chat, comme avec n'importe quel être vivant, c'est impossible, puisque un être vivant dépense de l'énergie pour se maintenir en vie.

Utiliser un chat beurré comme moteur perpétuel n'est donc pas envisageable !