Conférence expérimentale du 22 avril 2013 par Anne-Laure Biance - Université claude-Bernard, Lyon et Cécile Monteux - ESPCI ParisTech.  Les bulles de savon et la mousse se forment grâce à des molécules allongées dont une extrémité aime être dans l’eau et l’autre dans l’air. On les nomme « tensio-actifs ». Les parois des bulles de savon sont tapissées par ces molécules. Et si elles-mêmes peuvent être excitées par un stimulus externe, comme la lumière, alors les bulles explosent sur commande.C’est le cas des nouveaux tensio-actifs, qui ont plus d’un tour dans leur sac !Plus d'informations sur http://www.espgg.org/Conference-experimentale-lundi-22
Mot(s) clés libre(s) : forces de viscosité, mousse, bulles, savon, tensio-actifs

L'étude physique de phénomènes cellulaires a commencé à voir le jour il y a une quinzaine d'années grâce à l'essor considérable de la biologie cellulaire et grâce aux développements spectaculaires de la biologie moléculaire (l'ADN) et de la biochimie (les protéines). Les molécules que renferment nos cellules sont de mieux en mieux connues, et ont des propriétés d'auto-organisation qui sont impliquées dans deux mécanismes très importants de la vie d'une cellule : sa division et son mouvement. C'est à une échelle intermédiaire, située entre celle de la molécule, et celle de la cellule entière qu'on s'intéresse ici. Nos cellules se déplacent grâce à une mécanique interne sophistiquée : en poussant leur membrane par l'intérieur à certains endroits, elles se déforment, et se mettent en mouvement en adhérant sur les parois extérieures. L'énergie chimique qui assemble et organise les molécules lors de ce processus est ainsi transformée en énergie mécanique. Certaines bactéries se déplacent à l'intérieur de la cellule en utilisant le même type de machinerie. Je montrerai qu'on est capable de copier en laboratoire leur mouvement, et d'extraire des expériences les lois physiques qui régissent leur déplacement. Je montrerai également que ces systèmes expérimentaux épurés sont utilisés pour l'étude biochimique de l'assemblage des molécules impliquées.
Mot(s) clés libre(s) : biologie cellulaire, division cellulaire, dynamique des fluides, filament d'actine, inertie, microtubule, motilité, mouvement Brownien, mouvement cellulaire, nombre de Reynolds, physique de la cellule, polymère, système biomimétique, viscosité

Le module d'auto-formation "HYDRAULIQUE pour le génie des procédés" vous permettra d'apprendre à calculer des pertes de charge, choisir et dimensionner une pompe pour circuit hydraulique dans un atelier de production. La première partie vous permettra de revoir ou d'aborder les notions de pression, débits, masse volumique et viscosité, l'analyse dimensionnelle, le nombre de Reynolds, la notion de couche limite, le principe fondamental de l'hydrostatique et l'équation de Bernoulli. La deuxième partie concerne le calcul des pertes de charge, qu'elles soient régulières ou singulières. Vous y aborderez la question du calcul des conduites et des réseaux. Ce sera également l'occasion de donner quelques éléments sur les différents types de vannes. La troisième et dernière partie est consacrée aux pompes, avec un volet sur la technologie et les critères de choix, puis la problématique du dimensionnement des pompes centrifuges et enfin le cas des pompes à vide. Ce module comporte des quiz et des exercices ; il est illustré par différents schémas, dessins, animations et vidéos. Vous disposez d'une nomenclature interactive, d'un glossaire, d'une liste des abréviations et des références bibliographiques majeures.
Mot(s) clés libre(s) : hydraulique, mécanique des fluides, hydrostatique, équation de Bernoulli, viscosité, nombre de Reynolds, profil de vitesse, couche limite, pertes de charge, pompe, dimensionnement, vanne, conduite

"Les récents ouragans sur la France nous ont brutalement rappelé l'importance des fluides tels que l'air et l'eau. Ces fluides obéissent aux lois de la mécanique classique de Newton. Ils sont très instables: dans le sillage d'un obstacle (sur une automobile, un TGV, un avion ou un navire), les différences de vitesse engendrent de magnifiques tourbillons en spirale, qui, tels des vagues sur l'océan, déferlent en turbulence. Cette turbulence est bien décrite à petite échelle par la fameuse "" cascade de Kolmogorov "", où les différences de vitesse entre deux points sont proportionnelles à la puissance un tiers de leur distance. La turbulence est en fait considérée comme un des derniers grands problèmes non résolus de la physique moderne. A l'heure où les biologistes élucident la structure du génome humain, des progrès décisifs sur la structure de la turbulence et des tourbillons qui la composent ont pu être faits par la résolution numérique sur super-calculateur scientifique des équations du mouvement. Un traitement d'image performant permet de visualiser les tourbillons et de suivre leur évolution. Une avancée considérable a en particulier été faite grâce au concept de "" simulation des grandes échelles "", où les fluctuations à petite échelle sont éliminées et modélisées par une viscosité turbulente intelligente. On montre des exemples de ces simulations réalisées à Grenoble (par "" viscosités spectrale ""), avec les anneaux-vortex (responsables des ronds de fumée) dans un jet, et les tourbillons en arche au voisinage d'une paroi et sur une cavité. La simulation numérique est un outil très précieux pour le contrôle de la turbulence en aérodynamique, acoustique, combustion et pollution."
Mot(s) clés libre(s) : écoulement, mécanique des fluides, simulation numérique, tempête, théorème de Bernoulli, thermodynamique, tourbillon, turbulence, viscosité, vorticité

"Les récents ouragans sur la France nous ont brutalement rappelé l'importance des fluides tels que l'air et l'eau. Ces fluides obéissent aux lois de la mécanique classique de Newton. Ils sont très instables: dans le sillage d'un obstacle (sur une automobile, un TGV, un avion ou un navire), les différences de vitesse engendrent de magnifiques tourbillons en spirale, qui, tels des vagues sur l'océan, déferlent en turbulence. Cette turbulence est bien décrite à petite échelle par la fameuse "" cascade de Kolmogorov "", où les différences de vitesse entre deux points sont proportionnelles à la puissance un tiers de leur distance. La turbulence est en fait considérée comme un des derniers grands problèmes non résolus de la physique moderne. A l'heure où les biologistes élucident la structure du génome humain, des progrès décisifs sur la structure de la turbulence et des tourbillons qui la composent ont pu être faits par la résolution numérique sur super-calculateur scientifique des équations du mouvement. Un traitement d'image performant permet de visualiser les tourbillons et de suivre leur évolution. Une avancée considérable a en particulier été faite grâce au concept de "" simulation des grandes échelles "", où les fluctuations à petite échelle sont éliminées et modélisées par une viscosité turbulente intelligente. On montre des exemples de ces simulations réalisées à Grenoble (par "" viscosités spectrale ""), avec les anneaux-vortex (responsables des ronds de fumée) dans un jet, et les tourbillons en arche au voisinage d'une paroi et sur une cavité. La simulation numérique est un outil très précieux pour le contrôle de la turbulence en aérodynamique, acoustique, combustion et pollution."
Mot(s) clés libre(s) : thermodynamique, viscosité, théorème de Bernoulli, mécanique des fluides, tempête, tourbillon, turbulence, écoulement, simulation numérique, vorticité

La dynamique des fluides est un sujet qui s'applique largement : en biologie, en géophysique et en astrophysique, en océanographie et en météorologie, ainsi qu'en génies chimique, nucléaire, aéronautique, hydraulique et en écologie. Dans tous ces contextes, le fluide, qui est soit en phase liquide, soit gazeuse, soit sous forme de plasma (gaz ionisé), est traité comme un milieu continu représenté par les champs de densité, de pression et de vitesse satisfaisant la fameuse équation de Navier-Stokes. Cette équation décrit des phénomènes se produisant sur une très grande gamme d'échelles de longueur, allant de l'échelle ‘sub-micron' des phénomènes biologiques à un extrême, jusqu'à l'échelle ‘super-parsec' des phénomènes cosmologiques et astrophysiques à l'autre. Nous présenterons un point de vue sur ces phénomènes et discuterons en particulier l'effet dynamo, qui correspond à l'auto-excitation du champ géomagnétique due aux mouvements se produisant dans le noyau liquide terrestre, problème classique pour lequel des progrès remarquables ont été réalisés depuis ces cinq dernières décennies. Deux aspects de ce problème peuvent être illustrés par des phénomènes analogues, mais plus simples, provenant de la dynamique des corps rigides. Tout d'abord, l'auto-excitation d'un champ magnétique dans un fluide conducteur est associée à la chiralité de l'écoulement turbulent, propriété que possède le ‘rattleback', toupie asymétrique qui présente un curieux comportement quand on la fait tourner sur une table. Nous montrerons ensuite que l'instabilité dynamo est dissipatrice par nature, car il faut de la dissipation par effet Joule pour permettre l'intensification du champ magnétique, ceci sur l'échelle du temps de dissipation qui est de l'ordre de 10,000 ans dans le contexte terrestre. L'instabilité dissipatrice peut être illustrée par le phénomène familier de ‘l'oeuf montant'. La conférence sera agrémentée par quelques démonstrations simples de ce genre d'instabilités.
Mot(s) clés libre(s) : dynamique des fluides, écoulement, effet dynamo, équation de Navier-Stokes, fluide en mouvement, hélicité, inertie, milieu continu, nombre de Reynolds, tourbillon, turbulence, viscosité, vorticité

Cinq siècles après les travaux de Léonard de Vinci sur le contrôle des tourbillons et de leur effet dans la rivière Arno, le sujet n'est toujours pas clos. Au XXème siècle ce sont d'abord les innombrables applications pratiques (par exemple dans le domaine de l'aéronautique) qui ont été le moteur d'un progrès qui se concrétisait plutôt par le développement de modèles empiriques que par de véritables percées fondamentales. A partir de 1940, grâce en particulier au mathématicien russe Andrei Nikolaevich Kolmogorov, une véritable théorie a été proposée. Elle s'est révélée à la fois féconde en applications (en modélisation pour l'ingénieur) et pas tout à fait correcte : la théorie de Kolmogorov est invariante d'échelle (auto-similaire) alors que dans la réalité cette invariance d'échelle est brisée (un peu comme l'homogénéité de l'Univers est brisée par la présence de galaxies, d'étoiles, de cristaux, d'êtres vivants, etc.). on commence seulement depuis peu à comprendre le mécanisme physique et mathématique de cette brisure. Une véritable théorie de la turbulence pourrait naître dans les prochaines années.
Mot(s) clés libre(s) : écoulement laminaire, équation de Navier-Stokes, fluide en mouvement, forces de viscosité, mouvement brownien, nombre de Reynolds, théorie de Kolmogorov, théorie du chaos, tourbillon, transition, turbulence

Avec Serge Mora Laboratoire de mécanique et de génie civil, Université de Montpellier et CNRS  La matière peut se déformer de façons bien différentes. Le liquide s’écoule et n’a pas de forme particulière alors que le solide élastique peut se tordre et s’étirer mais retrouvera, après, sa forme initiale (sauf si on le casse !).Des expériences montreront, au cours de cette conférence, que les déformations d’un liquide et d’un solide élastique se ressemblent bien souvent : une corde qu’on laisse filer sur le sol fait un mouvement de va-et-vient, un peu comme le filet de miel qu’on laisse couler sur une tartine.D’où viennent ces ressemblances ? Pourquoi la Nature a-t-elle choisi des déformations si proches pour des matériaux a priori si différents ?* Nouveau *Suivez les conférences en live, sur notre site !Et aussi : en direct sur le site d’Universcience et de Futura-Sciences            Plus d'infos sur www.espgg.org
Mot(s) clés libre(s) : viscosité, génie des matériaux

On a l'habitude de classer la matière en solides, liquides ou gaz. Il existe cependant une classe de matériaux, les pâtes, dont le comportement mécanique et plus généralement les caractéristiques physiques sont en quelque sorte intermédiaires entre celles des liquides et des solides. Cette classe comprend des matériaux très divers : purées, compotes, sauces, yaourt, mousses, crèmes, gels, peintures, vernis, boues, ciment, colles, etc ; mais qui ont au moins un point commun : dans tous les cas il s'agit de fluides coincés, qui ne deviennent liquides que lorsqu'on leur fournit une énergie suffisante, et restent (ou redeviennent) solides si l'énergie fournie est trop faible. Cette propriété est ce qui fait l'intérêt principal de ces matériaux lors de leur utilisation (la mousse à raser reste sur le visage, bien avant de sécher la peinture appliquée sur un mur vertical ne coule plus, la boue argileuse conserve la forme qu'on lui a donnée en vue d'en faire une poterie, etc). En y regardant de plus près on se rend compte que cette transition solide-liquide se produit de manière relativement abrupte : une pâte n'est pas capable de couler à une vitesse modérée en régime permanent : soit elle coule vite, soit elle s'arrête. Ce phénomène conduit à une coexistence des phases liquide et solide dans la plupart des situations d'écoulement, et parfois à des évolutions catastrophiques. En outre des instabilités hydrodynamiques particulières (à vitesse nulle !) se développent avec ce type de matériaux : digitation lors de l'écartement de deux surfaces solides séparées par une fine couche de fluide ; goutte-à-goutte du ketchup ou de la mayonnaise sortant du tube ; compression simple (comme une éponge) ou craquelures lors du séchage ; vieillissement réversible au repos. Ces matériaux fascinants et complexes constituent un champ de recherche encore très ouvert. Une thermodynamique spécifique adaptée à ces fluides coincés peut elle être développée ? Quelles sont les origines microscopiques des comportements observés ? La réponse à ces questions fournira un cadre solide pour la formulation de matériaux industriels innovants (plus légers, plus robustes, contenant moins de produits nocifs, etc).
Mot(s) clés libre(s) : boue, colloïde, comportement mécanique, déformation, écoulement, élasticité, instabilité hydrodynamique, magma, matériau granulaire, mécanique des fluides, milieux pâteux, mousse, pâte, polymère, rhéologie, science des matériaux, viscosité

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