On montre à l’aide de deux cônes de papier que la résistance de l’air augmente avec la vitesse et avec le maître couple de l’objet qui se déplace dans l’air
Mot(s) clés libre(s) : écoulement, mouvement uniforme, nombre de Reynolds, poids, résistance de l’air, tpe, viscosité, vitesse, vitesse d’écoulement

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

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

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

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

Le Génie de la Réaction Chimique (GRC) est une branche du génie des procédés qui traite des méthodes de mise en œuvre rationnelle des transformations de la matière et des appareils dans lesquels sont conduites les réactions : les réacteurs. » Le plan de ce cours est le suivant : Un chapitre préliminaire fournit quelques rappels utiles de mathématiques et méthodes numériques. Le premier chapitre fera le point sur les notions de base du Génie de la Réaction Chimique, avec la classification des réactions et des réacteurs, quelques éléments de technologie, les définitions des grandeurs caractérisant une réaction chimique (coefficients stœchiométriques, taux de conversion et avancement) et le rappel des éléments de base de cinétique chimique (vitesse de réaction, lois usuelles, liens avec la thermodynamique). L'étude des réacteurs s'appuie sur la thermodynamique et la cinétique chimique. Le deuxième chapitre sera consacré aux réacteurs idéaux isothermes. Les bilans de matière seront explicités dans plusieurs cas classiques : réacteur agité discontinu, réacteurs continus parfaitement agité ou à écoulement piston ; avant de détailler le comportement de ces réacteurs idéaux lorsqu'ils sont le siège d'une seule ou de plusieurs réactions, et d'aborder le problème de l'optimisation de la conversion ou du rendement. Le troisième chapitre traitera de l'étude de l'écoulement dans les réacteurs réels grâce aux mesures de Distribution des Temps de Séjour (DTS) : après la description de la méthode et de la fonction de distribution associée, le diagnostic des écoulements et leur modélisation seront étudiés. Le quatrième et dernier chapitre s'intéressera aux effets thermiques dans les réacteurs : l'écriture des bilans d'énergie sera détaillée, puis la Progression Optimale de Température (POT) et le problème de l'emballement thermique seront abordés.
Mot(s) clés libre(s) : génie chimique, réaction chimique, cinétique chimique, réacteur homogène, bilan de matière, nombre de Reynolds, Distribution des Temps de Séjour, effet thermique, bilan d'énergie, Progression Optimale de Température, optimisation de la conversion

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