TPE : Travaux Potentiellement Explosifs
Maire William & Berger Lucie & Collomb Angélique & Hanon Héloïse
du Lycée Elie Cartan
II/ Les feux d'artifice
Les feux d'artifice, tout comme la cuisine, nécessitent certains coups de main. Il faut savoir doser les mélanges, varier les ingrédients, pour obtenir des effets sonores et lumineux bien maîtrisés.
L'art de réaliser des feux d'artifice demande parfois une véritable inspiration créatrice lorsqu'il s'agit de composer des enchaînements harmonieux de formes et de couleurs, mais c'est aussi une science qui requiert un minimum de connaissances en chimie et en balistique (science qui étudie le mouvement des projectiles).
Tout d'abord, les feux d'artifice forment bien évidemment une explosion, qui se caractérise par un déplacement de matière en combustion appelé front de flamme et un déplacement de gaz appelés onde de choc. On distingue alors 2 familles d’explosion : déflagration et détonation.
Quant aux artifices, il s'agit d'une déflagration, puisqu'en effet on parle de ce type d'explosion lorsque le front de flamme se déplace plus lentement que l’onde de choc. En ce qui concerne le son, ce n'est que l'explosion qui comprime des tranches d'air ce qui produit une onde sonore qui nous parvient après avoir vu l'explosion car la rapidité de la lumière est beaucoup plus élevée que celle du son. De plus,la poudre noire est le principal composant des feux d'artifice. Elle est composée de 75 % de salpêtre, de 15 % de charbon de bois et de 10 % de soufre. Le mode de décomposition de la poudre noire est donc la déflagration, et la vitesse de ce phénomène dure 10¯³ secondes.
Il existe plusieurs genres de pièces pyrotechniques, chacune produisant un effet qui dépend de la composition et/ou de la structure de l'explosif. Les pétards, serpenteaux, embrasements, cascades, chandelles romaines ou le bouquet final, sont tous construits à partir du même principe. Les pièces sont soit propulsées, ce sont les fusées qui sont à la disposition des amateurs, ou soit lancées par un mortier, ce qui est plutôt réservé aux professionnels. Les bombes, pièces les plus courantes, sont alors placées dans des tubes : les mortiers (en carton, fibre de verre, plastique, acier). Manuel ou électrique, l'allumage se fait au niveau de la mèche rapide qui enflamme la charge de poudre (la chasse propulsive). Les bombes s'élèvent dans les airs en même temps que se consument les espolettes servant de retardateurs. Quelques secondes plus tard, les espolettes enflamment les billes de poudres (les étoiles) et la mèche rapide interne : l'explosion a lieu et permet le dispersement des effets pyrotechniques. Pour que les étoiles dessinent des formes dans le ciel, comme par exemple un cercle, il suffit de disposer les billes de matière pyrotechnique en forme de cercle à l'intérieur de la bombe, autour de l'allumeur. On peut ainsi former des pivoines, des palmiers, des marrons d'air et même des saules pleureurs.
De plus, la taille de la sphère d'éclatement est proportionnelle au diamètre de la fusée et à la hauteur à laquelle elle explosera. Par exemple, si la fusée a un diamètre de 50mm cela signifie que la sphère d'éclatement aura un diamètre de 50m et explosera à 50m de haut. Donc la durée du temps avant explosion varie en fonction du diamètre de la fusée.
Cependant, l'art des feux d'artifice n'est absolument pas précis au niveau de l'angle de tir, en effet il n'y a pas de calculs pour ça. Pour essayer de tirer plus ou moins à l'endroit voulu, les artificiers inclinent la bombe avant l'allumage, ainsi logiquement plus on redresse la fusée au sol, plus elle explosera verticalement. De plus, en présence de vent il faudra augmenter la pression pour faciliter la pénétration dans l'air. Si l'on souhaite tirer un chiffre tel que le 2, on ignore dans quel sens celui-ci va exploser par rapport au public. Ainsi la pyrotechnie est une sorte de « pifométrique » ! Même si cette technique a considérablement évoluer au fil des siècles, tant au niveau esthétique qu'au niveau de précaution face aux nombreux dangers, nous sommes toujours incapables de dessiner toutes les formes que l'on souhaite dans le ciel.
Pour qu'il y ait une combustion, le triangle du feu doit être respecté. C'est à dire qu'il faut obligatoirement un ou des combustible(s), de l'énergie d'activation (ex : énergie mécanique) ainsi que de l'oxygène :
