Cours en ligne « Dynamique des Interfaces Fluides »

Le premier MOOC de l’ESPCI-Paris bientôt sur France Université Numérique.

Ce cours bilingue (anglais-français), écrit avec Christophe Clanet et David Quéré, est une introduction à la dynamique des interfaces fluides. L’inscription est ouverte début janvier 2019. Le cours débutera le 1èr Mars.

Les interfaces comme celles entre l’eau et l’air ou bien l’eau et l’huile possèdent une forme d’énergie particulière appelée énergie de surface ou tension de surface. A petite échelle spatiale, typiquement en-dessous du cm, l’énergie de surface éventuellement avec l’énergie de gravité, l’énergie cinétique ou la dissipation visqueuse, dicte la forme et l’évolution des interfaces. Le but de ce cours est de permettre une compréhension élémentaire des phénomènes interfaciaux de la forme des gouttes de pluie, la fragmentation des jets, les propriétés hydrophobes des feuilles jusqu’à l’éclatement des bulles de savon.

Les notions et les quantités physiques sont toujours introduites à partir d’une observation expérimentale. Dans l’établissement des lois physiques, nous privilégions les lois d’échelle plutôt que les calculs mathématiques détaillés de manière à extraire l’essentiel des phénomènes sous-jacents.

Les lois de la capillarité ont été établies au début du 19ème siècle. Pourtant, la recherche dans ce domaine est très active du fait de sa position à la frontière entre science appliquée et science fondamentale. Par exemple, le développement des dispositifs microfluidiques a soulevé nombre de questions relatives à la dynamique des interfaces. La conception d’interfaces intelligentes avec des propriétés de mouillage originales a permis la manipulation des gouttes sur les solides. Le développement de nouveaux outils à micro-échelle (microscopie à force atomique) et à macro-échelle (imagerie numérique rapide) a révolutionné les expériences.

Dans chaque partie, nous avons inclus des vidéos illustratives de publications récentes, soit aimablement fournies par des collègues du monde entier, soit issues de notre propre recherche. Pour ceux qui souhaitent aller au delà de ce cours, nous donnons les références de ces contributions de recherche dans les publications scientifiques.

 

Les 6 parties sont divisées en plusieurs chapitres. Dans chaque chapitre, les concepts pertinents sont introduits par des vidéos d’expérience et expliqués avec des lois simples. Nous privilégions l’utilisation d’arguments en lois d’échelle dans les calculs parce que l’identification des paramètres physiques importants donne une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu. Dans certains cas, une solution analytique détaillée n’existe pas, mais les lois d’échelle donnent néanmoins l’évolution quantitative des variables physiques.

 

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