Mécaniques populaires

Bien que le feu soit l’une des technologies humaines les plus anciennes, construire un feu de joie et le garder en sécurité n’est pas toujours une tâche facile. Après avoir ramassé du bois sec ou des brindilles autour de votre camping, vous devez décider comment les disposer pour une combustion optimale. Est-ce que les disposer en pile, comme une cabane en rondins, est la bonne décision ? Ou peut-être simplement les jeter en tas et voir ce qui se passe ?

En théorie, il existe d’innombrables façons d’organiser votre source de carburant, mais selon Adrien Béjan, professeur de génie mécanique à l’Université Duke, il n’y a qu’un seul moyen infaillible : votre carburant doit être empilé aussi haut que large, comme une pyramide. Ce n’est pas une coïncidence, dit Bejan, qu’un bûcher et une pyramide soient si linguistiquement similaires.

Même si cette solution parfaite se cache à la vue de tous depuis des millénaires, Bejan en a d’abord exposé la formule mathématique dans un article de 2015 dans la revue Rapports scientifiques. « J’ai pu le résoudre en tant que problème de devoirs pour mes élèves », explique Bejan. « Cela a pris environ deux heures un soir. »

Pourquoi le feu est comme le fromage suisse

La réponse, dit-il, commence par comprendre quel type de science dicte la façon dont les incendies brûlent. C’est une question extrêmement multiforme, mais elle se résume à deux grands concurrents : la thermodynamique et la dynamique des fluides.

« La thermodynamique est la science de la puissance, [in this case] la puissance du feu », raconte Bejan Mécaniques populaires. « Qui est ensuite utilisé pour déplacer les choses [like air] … Ce flux d’air alimente la réaction de combustion, puis la chaleur générée est évacuée par le flux d’air lui-même.

Vous pouvez penser à un feu comme à un morceau de fromage suisse. Entre les différents morceaux de combustible (que vous utilisiez du charbon, du bois ou une autre source), il y a beaucoup de trous ou d’espaces à travers lesquels l’air peut se déplacer. Si votre feu est trop dense, l’air ne peut pas circuler pour alimenter la combustion ; si votre carburant est trop lâche, l’air ne peut pas obtenir assez de puissance pour se déplacer rapidement. Le terme scientifique pour ce type de forme remplie de trous est un « milieu poreux », dit Bejan.

Cependant, Bejan dit que les feux de forme conique ne sont pas les seulement forme efficace. Tant que ce rapport largeur-hauteur est maintenu, il dit qu’il n’y a pas de véritable limite à la forme du feu. Trop plat ou trop haut, le feu ne pourra pas maintenir sa chaleur très longtemps, ni même s’allumer correctement.

Conseils d’un pompier

Comprendre les principes mathématiques derrière la construction d’un feu n’est que le début, dit Daniel Jiménez, ingénieur de recherche au Missoula Fire Sciences Laboratory. Après avoir allumé un feu, comprendre les mathématiques en jeu pour le garder en sécurité et l’éteindre efficacement sont des compétences essentielles non seulement pour les pompiers, mais aussi pour les passionnés de la nature.

Dans le cadre de son travail, Jimenez contribue à faciliter un cours en ligne enseigner aux pompiers les mathématiques derrière les incendies qu’ils combattent.

« La plupart des mathématiques de notre cours ne sont que de la géométrie de base », a déclaré Jimenez. Mécanique populaire. « Mais cela devient beaucoup plus avancé lorsque vous commencez à penser aux volumes et aux pressions et [water] systèmes de distribution.

Alors que certains pompiers entrent dans la carrière après l’université et ont une connaissance de base de la physique et des mathématiques, il est également courant que d’autres deviennent pompiers dès la sortie du lycée, dit Jimenez. Ce cours en ligne aide à fournir une base commune de connaissances scientifiques et mathématiques pour assurer la sécurité et la précision des pompiers au travail.

Jimenez conçoit également un logiciel de modélisation mathématique pour aider les pompiers à suivre l’évolution des incendies de forêt. Ces logiciels basés sur des applications et sur ordinateur peuvent inclure la modélisation du paysage et du vent et remplacer ce qui était auparavant des guides physiques de poche. Cela aide les pompiers non seulement à contenir les incendies, mais également à effectuer des brûlages dirigés en toute sécurité qui peuvent aider à prévenir les incendies incontrôlés plus tard dans la saison.

Quant à savoir comment protéger votre feu de camp mathématiquement parfait, Jimenez dit que la réponse est assez simple : confinement. Un excellent moyen de s’assurer que votre feu ne se propagera pas accidentellement au-delà de sa base est de s’assurer que sa source de combustible est discontinue, dit Jimenez, ce qui signifie qu’il n’y a pas de combustible égaré près du feu.

Un foyer en métal est un moyen facile de le faire ou vous pouvez construire votre feu sur le sol ou près d’une couverture anti-feu. Et avant de quitter votre feu, assurez-vous d’éteindre la thermodynamique à l’œuvre avec un bon arrosage d’eau.

« Si j’avais un conseil à donner à quelqu’un qui a des feux de camp, ce serait de les noyer », déclare Jimenez. « Vous ne pouvez pas mettre trop d’eau sur un feu de camp. »