29 mai-2 juin 2017 Peyresq (France)

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Cours 1 : Dynamique de rivulets, Mouillage de substrats mous et perméables,  par Adrian Daerr

Au voisinage d'une ligne de contact, c'est-à-dire d'une ligne de rencontre de trois phases, apparaissent plusieurs singularités: la dissipation visqueuse infinie en présence d'un écoulement et la divergence des contraintes élastiques dans un solide partiellement mouillé en constituent deux cas emblématiques. S'il est vrai que ces singularités sont régularisées aux échelles correspondant à la portée des interactions microscopiques qui sont à l'origine de la capillarité, il n'en reste pas moins que leur présence domine facilement le comportement macroscopique. J'illustrerai donc l'importance de la physique au voisinage de la ligne de contact à partir de deux types d'expériences récentes. Il s'agira d'une part de la dynamique d'un filet liquide -- où la forte dissipation d'une ligne de contact mobile est à l'origine d'une instabilité de méandrage --, d'autre part de l'étalement de gouttes sur des gels, dont on peut ajuster la dureté et l'affinité au solvant.

 

Cours 2 : Gouttes en mouillage nul, par Thomas Frisch & C. Raufaste

Les gouttes de Leidenfrost  ont été  mises en évidence au 18 ième  siècle par  Johann Gottlob Leidenfrost, elles représentent un archétype de gouttes en  mouillage nul. Dans ces expériences, une goutte d'eau est déposée sur un substrat chaud,  nous  observons qu'elle lévite sur sa propre vapeur et que son temps de vie est remarquablement long.
La physique de ces gouttes résulte  d'un équilibre subtile entre les effets capillaires, gravitaires, hydrodynamique  et thermique. En particulier, l'épaisseur  du film de vapeur sous la goutte  régit  le flux de chaleur entre le substrat et  cette dernière.Dans un  premier temps, nous présenterons le cadre théorique qui permet de modéliser la dynamique de ces gouttes et leur temps de vie. Dans un  second temps,  nous discuterons certain cas limites, tels que le régime de lubrification, nous introduirons les lois d'échelles pour la lévitation et la super-lévitation. Dans un troisième temps, nous illustrerons ce cour par des expériences  en directes  sur les gouttes   qui  mettent en évidence des instabilités morphologiques  de l'interface et une dynamique complexe.


Cours 3 : Capillarité, Anisotropie et formes de croissance, par Alain Pocheau

On considère une interface séparant deux milieux. Lorsque l'un de ceux-ci est ordonné,  l'orientation de l'interface vis à vis de la structure de ce milieu n'est pas indifférente à la tension de surface. Il en résulte une anisotropie des propriétés interfaciales qui influe sur les formes d'équilibre ou les formes  de croissance du système. La même problématique  apparait lors de la propagation d'une fracture dans un milieu élastique anisotrope ou dans la  morphogenèse de végétaux du fait de l'anisotropie  des propriétés élastiques des parois cellulaires.  Le cours aura pour objet d'expliciter l'origine  de cette anisotropie et d'amener à comprendre ses  implications envers les formes d'équilibre ou de croissance de ces systèmes. Il considèrera ainsi  les formes de solidification (cristaux à  l'équilibre, flocons de neige, dendrites, stalactites), la direction de propagation de  fractures et le développement de cellules végétales.


Cours 4 : Bulles et acoustique, par Philippe Marmottant : 

Les bulles ont une réponse très particulière en acoustique. Comme elles sont composées de gaz beaucoup plus compressible que le liquide environnant, elles présentent des vibrations de forte amplitude en réponse à des oscillations de pression. Nous décrirons cette dynamique avec l’équation de Rayleigh-Plesset. Elle prédit une résonance à une fréquence audible dans la vie quotidienne : le murmure des ruisseaux ou le plic des gouttes des pluie sont l’expression des vibrations de bulles. Cette équation non-linéaire est encore valable dans les conditions de vibration extrême qui donnent lieu à l’échauffement du gaz et à la sonoluminescence. La forme des bulles peut alors se déstabiliser, ce qui mène à des bulles de forme « étoile ». Finalement, nous montrerons pourquoi les que forces de radiation acoustique — appelées forces de Bjerknes —  sont très intenses, ce qui permet de manipuler à distance les bulles.


Cours 5 : Tout ce que vous vouliez savoir sur la capillarité, par Yves Pomeau: 

Les phénomènes capillaires se passent aux interfaces entre deux phases thermodynamiques différentes, liquide/vapeur, liquide/solide, etc. Je rappellerai d'abord l'explication par Newton de l'ascension capillaire
dans un tube fin, puis le calcul par Laplace (1805, calcul plein d'enseignements) de sa loi reliant la différence de pression entre deux phases et la courbure de cette interface. Calcul qui suppose l'existence de forces à courte portée dans la matière. Une fois supposée cette loi de Laplace, je donnerai quelques exemples, centrés surtout sur les bifurcations  noeud-col dans les équilibres ou les force capillaires jouent un rôle (caténoide, pont capillaire). Finalement je parlerai du problème de la ligne de contact mobile et des effets de la capillarite sur la forme des solides mous (instabilité de Rayleigh-Plateau).

 

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