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

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

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

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

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

La majorité des enzymes catalysent des réactions en utilisant plusieurs substrats. La plupart d’entre elles utilisent 2 substrats différents dont l'ordre de liaison peut être imposé ou indifférent. L’utilisation d’inhibiteur compétitif est un bon moyen de vérification des modèles. Nous aborderons les différents mécanismes en les résolvants dans l’hypothèse du pré équilibre rapide.
Mot(s) clés libre(s) : cinétique enzymatique, plurisubstrat, Michaëlis, pré équilibre rapide, mécanisme aléatoire, ordonné, PingPong, Théorell Chance

Armer les matériaux en incorporant en leur sein matriciel un renfort fibreux, et accroître ainsi leur tenue mécanique, est une démarche classique depuis le torchis jusqu'au composite, en passant par le béton armé. Il est vrai que la nature nous en offre un exemple achevé avec le bois. La course à l'espace et l'essor du transport aérien ont, depuis trente ans, accéléré le développement des composites. Des fibres de très haute résistance et des polymères nouveaux ont été mis sur le marché. Le technologue en a tiré parti pour bâtir des textures et mettre au point des matrices conduisant à des composites performants, légers, compétitifs et durables. Parallèlement, l'ingénieur a appris à concevoir et à construire composite en adoptant des architectures dépouillées, en choisissant des formes simples et en réduisant le nombre de pièces. Dans la famille des composites, les composites thermostructuraux constituent une niche de haut de gamme qui illustre bien les enjeux stratégiques et les défis technologiques. La raison d'être de ces composites thermostructuraux, à base de fibres et de matrices en carbone ou en céramique, est de répondre aux besoins de la mécanique thermique : celle qui doit encore fonctionner à des températures supérieures à 1 000°. Plus réfractaires et plus légers que les métaux, moins fragiles que le carbone ou la céramique monolithique, ils ouvrent une nouvelle voie de progrès.
Mot(s) clés libre(s) : céramique, composites thermostructuraux, fibre, interphase, matériau composite, matrice, mécanique thermique, renfort, résistance mécanique, texture

La vie artificielle recouvre un ensemble de réalisations principalement informatiques et robotiques tentant d'incarner dans un matériel non biochimique les processus inhérents au vivant. Parmi ces processus on retrouve des fonctionnalités dites " émergentes ", des processus d'interactions sensori-moteurs avec l'environnement, et des mécanismes évolutifs soit " d'apprentissage " soit " néo-Darwinien ". Sa finalité est triple, d'abord offrir aux biologistes ou chimistes des environnements informatiques qu'ils pourraient facilement paramétrer de manière à simuler les processus naturels qu'ils étudient. Ensuite découvrir de nouvelles lois comportementales propres à ces systèmes à un niveau d'abstraction tel que ces lois s'appliqueraient à un ensemble de systèmes biologiques, par exemple le nombre d'attracteurs comme une fonction du nombre d'unités composant ces systèmes, la tendance intrinsèque à faire émerger des sous-systèmes auto-maintenus ou finalement l'incroyable complexité qui peut apparaître à un certain niveau d'observation de ces systèmes alors qu'au niveau juste en-dessous les mécanismes décrits sont élémentaires. Finalement la nature ayant toujours inspiré l'ingénieur, la dernière motivation est l'apprentissage de nouvelles méthodologies pour la conception d'artefacts de type robotique ou informatique. Généralement, là encore, l'idée est d'utiliser l'informatique pour sa force brute et sa capacité intrinsèque à essayer en un minimum de temps des combinaisons quasi infinies de possibles solutions à un problème, jusqu'à trouver malgré la simplicité de la procédure une solution complexe et inattendue à ce problème. Quelques exemples d'applications comme des robots autonomes, des systèmes de routage sur Internet (inspiré des fourmis), des protections informatiques (inspiré du système immunitaire) seront illustrés.
Mot(s) clés libre(s) : apprentissage, émergence, interaction avec l'environnement, mécanisme biologique, modélisation, réseaux neuronaux, robotique, simulation, systèmes complexes, vie artificielle

Dans le cadre du DIU d'Echocardiographie du Nord-Est, Y. BERNARD nous présente un cours concernant les prothèses valvulaires normales et pathologiques. Il existe deux grands types de prothèses : les mécaniques, et les biologiques. Sont évoqués les problèmes de fuites physiologiques, de gradients, de débit cardiaque, de thromboses. Sont considérés aussi les index de perméabilité dans le cas des prothèses aortiques. Origine SPIE-EAO, Faculté de Médecine, Université Henri Poincaré Nancy I, 2006 Générique Canal U/TICE Médecine SCD médecine Nancy
Mot(s) clés libre(s) : biologiques, débit cardiaque, DIU d'échocardiographie, endocardite, ETO multiplan, fuites physiologiques, gradient, prothèses mécaniques, prothèses mitrales, prothèses valvulaires, xénogreffe

Dans le cadre du DIU d'Echocardiographie du Nord-Est, Y. BERNARD nous présente un cours concernant les prothèses valvulaires normales et pathologiques. Il existe deux grands types de prothèses : les mécaniques, et les biologiques. Sont évoqués les problèmes de fuites physiologiques, de gradients, de débit cardiaque, de thromboses. Sont considérés aussi les index de perméabilité dans le cas des prothèses aortiques. Origine SPIE-EAO, Faculté de Médecine, Université Henri Poincaré Nancy I, 2006 Générique Canal U/TICE Médecine SCD médecine Nancy
Mot(s) clés libre(s) : DIU d'échocardiographie, prothèses valvulaires, prothèses mitrales, prothèses mécaniques, gradient, fuites physiologiques, ETO multiplan, endocardite, débit cardiaque, biologiques, xénogreffe