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La tribologie
/ UTLS - la suite
/ 19-07-2005
/ Canal-U - OAI Archive
BOCQUET Lydéric
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La tribologie est la science des frottements. Un 'frottement' intervient lorsque deux surfaces en contact sont mises en mouvement l'une par rapport à l'autre, produisant une force qui s'oppose au mouvement. La notion même de frottement est en fait très intuitive à tout un chacun, essentiellement car nous pouvons ressentir - physiquement - ses effets dans la vie quotidienne : se frotter les mains pour se réchauffer, craquer une allumette, jouer du violon, glisser sur la glace, freiner en voiture, entendre un crissement craie sur le tableau, mettre de l'huile dans les gonds de porte, etc., on pourrait multiplier les exemples connus de tous. La plupart de ces phénomènes peuvent se comprendre sur la base des lois du frottement énoncées dès le 18ème siècle par Amontons et Coulomb (mais déjà mises en évidence par Léonard de Vinci 200 ans auparavant), à partir de la notion de coefficient de frottement. Pourtant l'évidence apparente de ce 'vieux problème' cache l'extrême complexité sous-jacente. L'origine du frottement fait intervenir une multitude d'ingrédients, couvrant un spectre très large de phénomènes physiques : rugosité des surfaces, élasticité, plasticité, adhésion, lubrification, thermique, usure, chimie des surfaces, humidité, etc. Il y a donc un contraste paradoxal entre la simplicité de lois du frottement et la complexité des phénomènes sous-jacents, qui a constitué un défi majeur narguant l'imagination des scientifiques depuis près de 500 ans. Dans cet exposé, j'aborderai quelques manifestations du frottement sur différents exemples illustrant la complexité du phénomène. Je discuterai ensuite des causes du frottement, des premières interprétations de Amontons, Coulomb et d'autres au 18ème siècle en terme de rugosité de la surface, jusqu'aux travaux les plus modernes sur la nano-tribologie des contacts. Je décrirai en particulier les outils d'investigation modernes, tels que le microscope à force atomique, la machine de force de surfaces, les simulations numériques à l'échelle moléculaire, qui permettent désormais d'accéder aux fondements intimes du frottement aux échelles moléculaires avec des manifestations parfois étonnantes. Le développement de ces techniques d'investigation performantes ouvre désormais de nouvelles perspectives dans la compréhension et l'optimisation du frottement. Mot(s) clés libre(s) : force de friction, frottement, lois d'Amontons-Coulomb, lubrification, mécanique appliquée, rugosité des surfaces, stick-slip, suprafriction, tribologie, viscosité
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Forces de frottement sur un objet en mouvement dans un fluide
/ ENS Lyon CultureSciences-Physique, Gabrielle Bonnet
/ 10-04-2003
/ Unisciel
Bonnet Gabrielle, Castaing Bernard, Gayvallet Hervé
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Le programme de Terminale S présente 3 expressions différentes
pour la force de frottement subie par un objet en mouvement dans un fluide : cette
force peut être proportionelle à la vitesse V de l'objet, à la vitesse au carré ou à
V puissance 1,4. Cette variété d'expressions nous interpelle : d'où viennent-elles ?
Ces trois expressions sont-elles les seules possibles ? Peut-on prédire quelle
expression décrira adéquatement notre expérience ? Le programme, cependant, ne répond
pas vraiment à ces questions : notre propos sera donc de clarifier la nature de ces
3 "régimes" différents et de donner les moyens de prédire la dépendance en V de la
force de frottement fluide étudiée en Terminale S. Mot(s) clés libre(s) : mécanique des fluides, force de frottement, nombre de Reynolds, méthode d'Euler, frottement fluide
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Le mouvement rétrograde de Mars
/ ENS Lyon CultureSciences-Physique, Gabrielle Bonnet
/ 17-11-2003
/ Unisciel
Bonnet Gabrielle, Saadé Philippe
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Le but de ces trois animations est d'illustrer le mouvement de
Mars par rapport à la Terre, dans les référentiels géocentrique et
héliocentrique. Mot(s) clés libre(s) : mécanique, astrophysique, rétrogradation de Mars, référentiel géocentrique, référentiel héliocentrique, Mars, Terre, Lune
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Pourquoi les avalanches tombent-elles plus vite que la pluie ?
/ ENS Lyon CultureSciences-Physique, Gabrielle Bonnet
/ 04-01-2006
/ Unisciel
Bonnet Gabrielle
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Quelle est la différence entre les frottements s'exerçant sur l'avalanche et ceux s'exerçant sur la pluie ?
Qu'est-ce qui fait que l'un de ces mouvements se rapproche d'une chute libre, alors que l'autre atteint rapidement
une vitesse limite pour laquelle les frottements ont la même intensité que le poids ? Mot(s) clés libre(s) : avalanches, souffle de l'avalanche, pluie, frottement fluide, sillage, écoulement, mécanique des fluides
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L'amélioration scientifique du geste sportif et des performances
/ UTLS - la suite
/ 27-06-2002
/ Canal-U - OAI Archive
BOUISSET Simon
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Analyse biomécanique du mouvement et amélioration de la performance sportive. Mouvoir son corps, en totalité ou en partie, est une activité humaine familière, dont la pratique sportive offre de saisissants exemples. Pourtant, les connaissances scientifiques grâce auxquelles il s'avère possible de mieux fonder les pratiques gestuelles, de favoriser la performance et d'en éviter les risques, ne sont encore que peu familières à la plupart. L'analyse biomécanique offre une telle possibilité, que l'on argumentera en s'appuyant sur des exemples choisis dans diverses disciplines sportives. On se propose d'exposer les principes qui fondent cette analyse et d'en discuter les conséquences. Pour ce faire, on doit partir des lois de la mécanique (ou lois de Newton), qui s'appliquent à l'homme comme à tous les êtres animés ou inanimés. Grâce à l'analyse biomécanique, il est possible de décrire avec précision les gestes sportifs les plus complexes, ce qui permet de tester la pertinence du geste d'un sportif particulier par rapport au geste canonique d'un champion, ou la qualité d'équipements et de matériels. Il s'avère également possible de recourir à des modélisations, afin de mieux comprendre l'organisation du mouvement, et d'être ainsi à même de mettre en évidence certaines règles de fonctionnement de portée générale. On discutera enfin des riches perspectives qu'ouvre l'analyse biomécanique des mouvements sportifs, en la situant dans un contexte plus global, celui du contrôle des activités motrices complexes. Mot(s) clés libre(s) : activité motrice, biomécanique, frottement, geste sportif, mécanique newtonienne, modélisation du corps, mouvement, performance sportive, physiologie du mouvement, sport
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Physique et mathématiques
/ UTLS - la suite
/ 16-06-2005
/ Canal-U - OAI Archive
BRéZIN Edouard
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La physique et les mathématiques sont étroitement mêlées depuis toujours. Tantôt c'est la première qui conduit à développer les mathématiques impliquées par les lois de la nature, tantôt des structures mathématiques élaborées sans référence au monde extérieur se trouvent être précisément adaptées à la description de phénomènes découverts pourtant postérieurement. C'est là l'efficacité déraisonnable des mathématiques dans les sciences de la nature dont parlait Eugène Wigner. Jamais les interactions entre physique et mathématiques n'ont été plus intenses qu'à notre époque, jamais la description des phénomènes naturels n'a requis des mathématiques aussi savantes qu'aujourd'hui. Pourtant il est important de comprendre la différence de nature entre ces deux disciplines. La physique n'établit pas de théorèmes ; jusqu'à présent elle se contente de modèles dont les capacités à prédire, et la comparaison avec l'expérience établissent la validité, avec une économie dans la description et une précision parfois confondantes. Néanmoins nous savons que tous les modèles dont nous disposons actuellement, toutes les lois, ne sont que des descriptions "effectives" comme l'on dit aujourd'hui, c'est-à-dire adaptées aux échelles de temps, de distance, d'énergie avec lesquelles nous observons, mais dont nous savons de manière interne, avant même que des phénomènes nouveaux les aient invalidées, qu'elles sont inaptes à aller beaucoup plus loin. Y aura t-il une description définitive qui, tel un théorème, s'appliquerait sans limitations? Ce rêve d'une théorie ultime, où la physique rejoindrait les mathématiques, caressé par certains, laisse beaucoup d'autres sceptiques ; quoiqu'il en soit la question ne sera certainement pas tranchée rapidement. Mot(s) clés libre(s) : chaos, électromagnétisme, force nucléaire, gravitation, histoire des sciences, mécanique quantique, modèle d'Ising, physique statistique, physique théorique, relativité générale, représentation du réel, système dynamique, théorie des cordes
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Pourquoi la matière change-t-elle d'état : la compétition entre ordre et désordre
/ Mission 2000 en France
/ 07-08-2000
/ Canal-U - OAI Archive
BREZIN Edouard
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"Les changements d'état de la matière, sous l'effet d'une élévation ou d'un abaissement de température, sont des phénomènes bien familiers. De même, on connaît depuis longtemps des substances dont la structure ou encore les propriétés électriques ou magnétiques, se modifient de manière discontinue avec la température ; citons les études de Pierre Curie sur l'apparition ou la disparition de l'aimantation des oxydes de fer, ou encore celles qui concernent la supraconductivité.Or, si ces phénomènes sont bien quotidiens, ils n'en restent pas moins fort surprenants si l'on examine leur signification à l'échelle microscopique des atomes et molécules. La solidification d'un fluide se traduit, sous l'effet d'un minime abaissement de température, par la mise en un ordonnancement spatial régulier d'un grand nombre d'atomes, sans que rien ne soit venu modifier les forces qui régissent les interactions entre les constituants. Ces changements d'état sont dominés par des questions de symétrie : c'est ainsi que les forces entre atomes ne privilégient aucune direction particulière, et que pourtant, tant la cristallisation que l'apparition d'une aimantation par simple refroidissement, font apparaître des orientations bien déterminées. Le changement d'état est donc une brisure spontanée de symétrie : l'état du système est moins symétrique que les forces entre atomes constituants ne pouvaient le faire prévoir. Cette notion de symétrie brisée domine plusieurs branches de la physique de notre temps : au-delà des études de nouvelles phases de la matière évoquées ci-dessus, elle est présente dans la théorie moderne des interactions entre particules élémentaires, ou encore dans les modèles cosmologiques d'univers "" inflationnistes "" primitifs." Mot(s) clés libre(s) : cosmologie, désordre, énergie, entropie, état de la matière, mécanique quantique, physique statistique, symétrie, symétrie de jauge, transition de phase, univers
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Les séismes et les risques sismiques
/ Mission 2000 en France
/ 16-07-2000
/ Canal-U - OAI Archive
CAMPILLO Michel
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Depuis toujours synonymes de catastrophes, les séismes ont marqué l'histoire des hommes comme un accélérateur des transformations sociales ou économiques. Par nature phénomènes violents et parfois destructeurs, émanant des profondeurs, les séismes ne sont devenus objets d'études scientifiques que depuis un siècle. Ce sont avec des outils de mesures et d'enregistrements qu'a commencé l'approche rationnelle de ces phénomènes. Même lorsque l'on est capable d'enregistrer ses tremblements, la Terre n'en est pas moins opaque et les sismologues ont dû parcourir un long chemin avant d'être capables de proposer des images du processus à l'oeuvre pendant les séismes. C'est ce cheminement que nous allons d'abord suivre. Certains grands séismes sont directement visibles en surface et les géologues ont tôt fait le rapprochement entre les grandes failles et les séismes. De rares observations directes indiquent clairement qu'un séisme correspond à un rapide glissement sur une faille qui permet de relâcher les tensions qui s'accumulent dans les roches au cours des temps géologiques. Ces mouvements répétés ont pu dans certaines régions marquer le paysage qui en devient un livre de l'histoire sismique. Les images satellitaires, popularisées par leur usage météorologique, ont offert aux géologues des opportunités nouvelles de vision à différentes échelles et ont conduit à de réelles découvertes sur la géométrie et le fonctionnement des grandes failles. Mot(s) clés libre(s) : catastrophe naturelle, croûte terrestre, échelle de Richter, faille, géodésie, géologie, géophysique interne, gestion des risques, mécanique newtonienne, modélisation, paléosismologie, prévision, propagation des ondes, risque naturel, séisme, sismographe
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Sciences cognitives et modèles de la pensée
/ ENS-LSH/SCAM
/ 15-11-2002
/ Canal-U - OAI Archive
CHAMAK Brigitte
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Colloque La représentation du vivant : du cerveau au comportementSession La représentation du cerveau par les neurosciences Brigitte Chamak propose ici une approche historique et revient sur les différents modèles de pensée proposés par les chercheurs en sciences cognitives depuis les années 60. Ces derniers, par le recours à différentes disciplines (psychologie, neurosciences, linguistique, philosophie...), tentent d'analyser les processus impliqués dans la formation et l'exploitation des connaissances, dans le fonctionnement de l'esprit. Elle dégage deux grandes conceptions de la pensée : l'approche logique (les fonctions cognitives sont assimilées à des opérations logiques) et l'approche neurologique (quels réseaux neuronaux sont impliqués dans telle ou telle fonction ?)Equipe technique Directeur de la production: Christophe Porlier, Responsable des moyens techniques: Francis Ouedraogo, Réalisation : Service commun audiovisuel et multimédia, Exploitation : Julien Lopez, Cadre:Mathias Chassagneux, Son: Xavier comméat, Montage-Encodage-Diffusion Web:Jean-Claude Troncard Mot(s) clés libre(s) : Cerveau -- Physiologie, Esprit, Modèles de la pensée, Pensée -- Mécanismes, Sciences cognitives, Théories du vivant
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Écoulement stationnaire d'un fluide parfait incompressible, théorème de Bernoulli
/ École Normale Supérieure de Lyon, UNISCIEL, Culture Sciences Physique
/ 01-07-2015
/ Canal-u.fr
Chareyron Delphine, GRANIER Olivier, TABERLET Nicolas
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Une vidéo de 13 min 24 qui permet de retrouver expérimentalement et
analytiquement le théorème de Bernoulli et ses applications : Effet
Venturi, formule de Torricelli, portance, tube de Pitot. Mot(s) clés libre(s) : écoulement, mécanique des fluides, fluide, onde stationnaire, bernoulli
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