Niouz au fil de l’eau

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• Jusqu'où la science peut-elle prévoir ? [2021-10-05]

  Petite introduction, par l’exemple, à la théorie des systèmes dynamiques

  Samedi 9 octobre at 10h

  Une conférence organisée par l’association Rencontres Scientifiques Jacques Ricard à la Fruitière Numérique de Lourmarin

  À quelques jours de l’annonce du prix Nobel de Physique 2021 décerné à Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann et Giorgio Parisi pour leurs «contributions à notre compréhension des systèmes physiques complexes», notamment du climat de la terre, venez assister à une présentation grand public des idées et des outils utilisés pour prédire l’évolution de systèmes complexes, du climat au vivant.

  Affiche: La Fruitière Numérique

• Experimental active matter seminar by Alexandre Morin [2021-06-30]

  Flocks in the Wind

  Wednesday june 30th at 13h45 CEST

  image source: Morin & Bartolo, PRX 2018

  See seminar page for abstract etc.

• Experimental active matter seminar by François A. Lavegne [2021-05-18]

  Group formation and cohesion of active particles with visual perception-dependent motility

  Tuesday may 25th at 13h45 CEST

  image source: François A. Lavergne

  See seminar page for abstract etc.

• Experimental active matter seminar by Daiki Nishiguchi [2021-04-14]

  Electrokinetic Janus particles: from self-organized flagella to ordered flocks

  Wednesday april 14th at 10h CEST (Paris) / 17h JST (Tokyo)

  image source: Nishiguchi et al New J. Phys. 2017

  See seminar page for abstract etc.

• Étudier, expérimenter, publier [2019-11-19]

  Comment enseigner la méthode scientifique par la pratique de la recherche expérimentale?

  

  Au cours d’un projet d’apprentissage de la méthode scientifique par la pratique de la recherche expérimentale, deux étudiantes (Juliette Courson, Margaux Abello; voir leur interview), encadrées par deux universitaires (Bruno Andreotti, Adrian Daerr) et un technicien (Wladimir Toutain) viennent de montrer qu’une corde tournante peut devenir autoportante et vaincre la gravité grâce au frottement de l’air. Cette expérience de « corde charmée » illustre la méthode originale d’enseignement pratique de la méthode scientifique mise en place à l’Université de Paris à partir de problèmes ouverts de physique macroscopique.

  Dans une période de grande confusion du débat public marquée par l’émergence de la post-vérité, cette croyance dans une vérité qui émergerait de la libre mise en concurrence d’énoncés, il devient crucial de démêler la croyance du savoir mais aussi d’identifier les contours propres des sphères scientifique et politique. Il importe donc d’accorder une attention particulière à la place accordée dans les formations universitaires à la méthode scientifique, à ses règles de probation et de véridiction. Expérimenter des modalités d’enseignement originales pour ce faire est d’autant plus urgent que, profitant de la crédulité ambiante, de plus en plus de groupes de pression tentent de revendiquer la nature « scientifique » de leurs opinions, élaborées en dehors de toute méthode scientifique. La publication du groupe d’étudiantes et de leurs encadrants de l’Université de Paris rend compte d’une telle expérience couronnée de succès.

  La méthode scientifique repose sur l’établissement et la publication de faits objectivables (en physique, de mesures expérimentales et de théories mathématisées) publiés avec un appareil de preuves et avec une recension extensive de la bibliographie scientifique sur le sujet. L’expérience montre que feindre une « démarche d’investigation » autour d’un problème dont la solution est parfaitement connue revient à faire de la science une langue morte. Au département de Physique de l’Université de Paris, la tentative consiste à proposer aux étudiants des questions scientifiques en grande partie ouvertes permettant de mener une recherche expérimentale. Cela suppose des problèmes adaptés, ce que la physique macroscopique fournit en nombre, un atelier de mécanique pour aider au montage des expériences, et des moyens humains pour l’encadrement. En troisième année de licence, les étudiants de Physique sont ainsi amenés à travailler une question scientifique pour eux-mêmes, à concevoir et mettre en œuvre une expérience, à développer une modélisation, à lire des sources scientifiques primaires, à pratiquer la disputatio entre pairs, à mettre par écrit les preuves et les raisonnements. La publication d’un de ces travaux dans la revue à comité de lecture Journal of Fluid Mechanics demeure exceptionnelle à ce jour, mais témoigne de la possibilité de confronter les étudiants à la réalité de la méthode scientifique, ce qui leur donne l’occasion de mobiliser les savoirs disciplinaires acquis.

  La « corde charmée » fait partie de ces phénomènes impliquant un objet du quotidien, dans un montage qui tient sur un coin de table, dont l’explication s’avère plus subtile qu’il n’y paraît à première vue. Propulsez une corde nouée en boucle vers le haut, en l’entraînant par des poulies ou un jet d’air. À basse vitesse la corde vire immédiatement vers le bas, et suit la même forme pendante qu’elle adopte au repos. Augmentez la vitesse et vous constatez que les cordes légères se dressent alors, formant un fuseau allongé dans la direction de tir. On est tenté d’en conclure qu’il suffit de propulser la corde assez fortement pour qu’elle continue sur sa lancée tel un projectile, avant de rebrousser chemin pour boucler sur elle-même. Impossible cependant d’obtenir ces formes avec des cordes moins légères, alors que la même vitesse devrait les porter à la même hauteur au vu des expériences de Galilée, voire plus haut puisqu’elles sont moins freinées par le frottement de l’air. Une expérience de l’équipe de l’Université de Paris sous une cloche à vide écarte définitivement l’hypothèse que la corde monterait par simple inertie: en retirant l’air même la corde légère retombe.

  Cette observation fournit la clef de la solution: en analysant expérimentalement et théoriquement le rôle du frottement de l’air, les étudiantes et leurs collaborateurs montrent que c’est bien lui qui soulève la boucle. Cette « interaction fluide-structure » — pour reprendre le terme d’usage en mécanique des fluides — est inattendue: le frottement, agissant dans le sens opposé au mouvement de la corde, est bien incapable d’engendrer lui-même une force de portance. Il modifie en revanche la tension le long de la corde, et c’est ce changement de tension qui permet à la corde de se hisser vers le haut en tirant sur le système de propulsion.

  Références

  • Étudier, experimenter, publier (Université de Paris)

  • La corde enchantée, un mystère élucidé (David Larousserie, Le Monde du 30 octobre 2019)

  • Page dans la rubrique recherche

• Séminaire sur la corde enchantée [2019-11-13]

  

  La corde enchantée: sustentation aerodynamique d’une boucle tractée

  28 nov 2019 @ 14h - Salle des séminaires FAST-LPTMS (Bât. 530, salle C.120, 1ER)

  Propulsez une corde nouée en boucle vers le haut, en l’entraînant par des poulies ou un jet d’air (Vidéo du dispositif par Bruce Yeany). À basse vitesse la corde vire immédiatement vers le bas, et suit la même forme pendante qu’elle adopte au repos. Augmentez la vitesse et vous constatez que les cordes légères se dressent alors, formant un fuseau allongé dans la direction de tir. On est tenté d’en conclure qu’il suffit de propulser la corde assez fortement pour qu’elle continue sur sa lancée tel un projectile, avant de rebrousser chemin pour boucler sur elle-même. Je montrerai cependant que la traînée hydrodynamique est essentielle pour que la boucle se dresse, expliquant au passage pourquoi il est plus difficile d’obtenir ces formes avec des cordes moins légères. Je discuterai également de la propagation d’ondes sur ces cordes, et notamment de l’apparition d’un point critique «transsonique» - analogue du ressaut hydraulique - séparant un domaine où les ondes transverses se déplacent moins vite que la corde, d’un domaine où elles se propagent plus vite. La dynamique de la corde devient singulière au voisinage de ce point, motivant une analyse de l’ordre de grandeur des mécanismes hydrodynamiques pouvant intervenir dans sa régularisation.

  Référence bibliographique

  A. Daerr, J. Courson, M. Abello, W. Toutain & B. Andreotti (2019), The charmed string: self-supporting loops through air drag, J. Fluid Mech. 877, R2, DOI:10.1017/jfm.2019.631.

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  On en parle…

  • La corde enchantée, un mystère élucidé (David Larousserie, Le Monde du 30 octobre 2019)

  • Étudier, experimenter, publier (Université de Paris)

• Talk on the charmed string [2019-11-13]

  

  The charmed string: self-supporting loops through air drag

  28 nov 2019 @ 14h - Salle des séminaires FAST-LPTMS (Bât. 530, salle C.120, 1ER)

  The `string shooter’ experiment uses counter-rotating pulleys to propel a closed string forward (Cick here for a video of the experiment by Bruce Yeany). In its steady state, the loop exhibits a transition from a gravity-dominated regime at low velocity towards a high-velocity regime where the string takes the form of a self-supporting loop (see the overlay of shapes). I will show that this transition cannot be explained by inertial effects alone, but depends on the hydrodynamic drag exerted by the surrounding fluid, namely air. The string loop presents a critical point in its lifted state, analogous to a hydraulic jump, separating a supercritical zone where the wave velocity is smaller than the rope velocity, from a subcritical zone where waves propagate faster than the rope velocity. This critical point is also a geometrically singular point both in experiment and theory. I will discuss potential regularisation mechanisms of the string dynamics in the vicinity of this singularity.

  Reference

  A. Daerr, J. Courson, M. Abello, W. Toutain & B. Andreotti (2019), The charmed string: self-supporting loops through air drag, J. Fluid Mech. 877, R2, DOI:10.1017/jfm.2019.631.

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  In the press

  • La corde enchantée, un mystère élucidé (David Larousserie, Le Monde du 30 octobre 2019)

  • Étudier, experimenter, publier (Université de Paris)

• Seminar at the Laboratoire Jean Perrin [2018-09-18]

  

  Active depinning of bacterial droplets: The collective surfing of Bacillus subtilis

  9 oct 2018 @ 11h - LJP, Jussieu - Salle des séminaires 5ème étage, Tour 32-33

  How systems are endowed with migration capacity is a fascinating question with implications ranging from the design of novel active systems to the control of microbial populations. Bacteria, which can be found in a variety of environments, have developed among the richest set of locomotion mechanisms both at the microscopic and collective levels.

  Recently we discovered a mode of collective bacterial motility in humid environment through the depinning of bacterial droplets. Although capillary forces are notoriously enormous at the bacterial scale, even capable of pinning water droplets of millimetric size on inclined surfaces, bacteria are capable of unpinning contact lines, by harnessing a variety of mechanisms which I will discuss, hence inducing a collective slipping of the colony across the surface. Contrary to flagella-dependent migration modes like swarming, we show that this much faster “colony surfing” still occurs in mutant strains of Bacillus subtilis lacking flagella. The active unpinning seen in our experiments relies on a variety of microscopic mechanisms, which could each play an important role in the migration of microorganisms in humid environment.

  Reference:

  Hennes, M., Tailleur, J., Charron, G. & Daerr, A. (2017), Active depinning of bacterial droplets: The collective surfing of Bacillus subtilis, Proceedings of the National Academy of Sciences 114(23), 5958-5963.

  (A preprint with all of the supplementary information is available on the page of publications, and the movies here or at PNAS).

• Thesis viva voce of Marc Hennes [2017-11-20]

  

  Marc Hennes, whose PhD work I supervised during the past three years, defends his thesis in a Viva Voce that will take place on tuesday november 21st, 2017, at 14h, in the amphithéâtre Pierre Gilles de Gennes in the basement (floor -1) of our Physics building (bâtiment Condorcet, 10 Rue Alice Domon et Léonie Duquet, 75013 Paris).

  Part of this presentation will cover our recent article on collective depinning of droplets by bacteria (our paper’s preprint with all of the supplementary information is available on the page of publications, and the movies here or at PNAS).

• Comment and reply on `Active depinning of bacterial droplets' [2017-10-05]

  

  Ákos Kovács, Roberto Grau and Eric Pollitt wrote a very interesting comment on our paper on collective depinning of droplets by bacteria (our paper’s preprint with all of the supplementary information is available on the page of publications, and the movies here or at PNAS).

  PNAS simultaneously published our reply to Kovács et al, so read both and make your own opinion 🙂 !

• Active depinning of bacterial droplets - the collective surfing of Bacillus subtilis [2017-06-30]

  

  🇫🇷→ Annonce en français sur le site de l’université

  Our paper on collective depinning of droplets by bacteria was published in PNAS. A preprint with all of the supplementary information is available on the page of publications. See the movies here or at PNAS. Also read Martin Koppe’s comment (in french) from the Institut des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes of the Centre National de Recherche Scientifique (CNRS).

  Bacteria, which can be found in a variety of environments, have developed among the richest set of locomotion mechanisms both at the microscopic and collective levels. Their understanding has implications ranging from the design of novel active systems to the control of microbial populations. I will present experiments on a new mode of collective bacterial motility in humid environment through the depinning of bacterial droplets.

  While capillary forces are notoriously enormous at the bacterial scale, even capable of pinning water droplets of millimetric size on inclined surfaces, we show that bacteria are able to harness a variety of mechanisms to actively unpin contact lines, hence inducing a collective slipping of the colony across the surface (see movie). This `colony surfing’ is faster than other known migration modes like swarming even though it does not depend on the bacterial flagella. The microscopic mechanisms used by the bacteria to vastly enhance their substrate wetting capability could each play a role in the migration of microorganisms in natural humid environments.

• Tournoi français des physiciens 2017 • merci! [2017-02-10]

  French Physicists’ Tournament, édition 2017

  
  (cliquer pour une version à plus haute définition; photos publiées par @SFP_officiel)

  Nous sommes huitième au classement final. C’est l’École Normale Supérieure de Lyon qui a remporté le tournoi français et qui représentera la France au tournoi international des physiciens en avril.

  • Merci aux étudiants du module de Physique Expérimentale qui ont contribué par leurs expériences au succès de l’équipe de l’Université Paris Diderot, et aux enseignants de ce module!
  • Merci à Wladimir Toutain et Michel Laurent pour la réalisation de pièce mécaniques, leurs conseils et la fourniture de matériel pour les expériences!
  • Merci aux étudiants et enseignants-chercheurs qui sont venus nous soutenir sur place!

  Merci à tous pour votre soutien. Retrouvez les tweets autour du tournoi #FPT2017. Rendez-vous en 2018 pour l’édition suivante!

• Tournoi français des physiciens 2017 • Équipe Paris Diderot [2017-02-01]

  FPT 2017: tournoi français des physiciens

  

  Venez soutenir l’équipe de Paris Diderot au tournoi français des physiciens qui a lieu les vendredi 3 et samedi 4 février 2017 à l’École Normale Supérieure !

  Qu’est-ce qui détermine l’ampleur et la composition du nuage de gouttes d’eau soulevé par un véhicule sur une chaussée mouillée ? Comment fonctionne « la chose », ce dispositif mystérieux sans source d’énergie qui a permis aux russes d’espionner l’ambassade américaine à Moscou pendant des années sans être découvert ?

  Ces problèmes font partie d’une liste de dix phénomènes qui seront débattus par des équipes d’étudiants lors de la sélection française du tournoi international des physiciens.

  Les gagnants représenteront la France au tournoi international des physiciens. Pour la première fois, le département de physique de l’université Paris Diderot a sélectionné une équipe de six de ses meilleurs étudiants, deux inscrits en M1 et quatre en L3, qui participera au prestigieux tournoi.

  Vous pouvez aussi nous suivre et nous encourager sur Twitter (@ipt_teamP7) !

• Talk at the LOF | Séminaire au LOF [2017-01-20]

  Active depinning of bacterial droplets: the collective surfing of Bacillus subtilis

  Friday march 31st, 2017 at 12h, Laboratory of the Future (UMR 5258), Bordeaux.

  

  Bacteria, which can be found in a variety of environments, have developed among the richest set of locomotion mechanisms both at the microscopic and collective levels. Their understanding has implications ranging from the design of novel active systems to the control of microbial populations. I will present experiments on a new mode of collective bacterial motility in humid environment through the depinning of bacterial droplets.

  While capillary forces are notoriously enormous at the bacterial scale, even capable of pinning water droplets of millimetric size on inclined surfaces, we show that bacteria are able to harness a variety of mechanisms to actively unpin contact lines, hence inducing a collective slipping of the colony across the surface. This `colony surfing’ is faster than other known migration modes like swarming although it does not depend on the bacterial flagella. The microscopic mechanisms used by the bacteria to vastly enhance their substrate wetting capability could each play a role in the migration of microorganisms in natural humid environments.

• Conférence sur les équations de Navier-Stokes [2017-01-19]

  Turbulences entre maths et physique - les équations de Navier-Stokes

  Jeudi 26 janvier 2017 à 17h en Amphi 2A, Halle aux Farines (2 rue Marguerite Duras 75013 Paris), Univ. Paris Diderot

  

  Les équations de Navier-Stokes décrivent l’écoulement de fluides. Elles s’obtiennent en écrivant l’équation de Newton f=ma pour un milieu continu et en incluant dans les forces la pression et le frottement visqueux. Bien qu’elles soient connues depuis près de deux siècles et malgré leur intérêt pratique considérable, elles sont si difficiles à résoudre que le Clay Mathematics Institute promet une récompense d’un million de dollars américains à quiconque démontre l’existence et la régularité de solutions des équations de Navier-Stokes pour des conditions initiales arbitraires. Entretemps nous construisons des avions et volons, bien que nous soyons donc incapables d’exclure l’existence de singularités en temps fini qui mettraient fin à notre voyage. C’est que les physiciens et ingénieurs ont développés un ensemble d’astuces pour calculer - au moins de manière approchée - le comportement des fluides (au point de les rendre raisonnablement confiants en leurs avions). Les mathématiciens, plus prudents, cherchent encore à préciser dans quels cas on peut véritablement prouver qu’une solution régulière existe. Cette conférence sera un échange en 5 rounds sur les questions soulevées par les équations de Navier-Stokes en mathématique (Isabelle Gallagher) et en physique (Adrian Daerr), et les approches respectives.

• Conference on the Navier-Stokes equation [2016-11-16]

  The Navier-Stokes equations - mathematical & physical point of view

  Thursday january 26th, 2017 at 17h. Amphi 2A, Halle aux Farines (2 rue Marguerite Duras 75013 Paris), Univ. Paris Diderot

  

  The Navier-Stokes equations are the century-old fundamental equations describing the flow of fluids. They are merely a rewrite of Newton’s law f=ma for a continuous medium submitted to external forces as well as pressure and friction forces. Yet the equations are so difficult so solve that the Clay Mathematics Institute offers is a one million dollar prize for substantial progress on understanding the existence and smoothness of solutions to the Navier-Stokes equations for arbitrary initial conditions. In the meantime we learned how to build airplanes and we boldly fly without knowing for sure whether finite time singularities may put a sudden end to our journey. While physicists and engineers use dirty tricks to get at least approximate solutions for real world flows (or so they believe), mathematicians are being more careful, identifying those cases where solutions can be proven to actually exist and behave (as e.g. in two dimensions). In this conference (in french) a mathematician (Isabelle Gallagher) and an experimental physicist (Adrian Daerr) exchange on the Navier-Stokes equations and the different approaches.

• Meanders on a partially wetting incline [2016-01-24]

  

  It’s always fascinating to watch a small rivulet of water slowly creep across the plane (it can last for over an hour) and change its path, growing new bends, as if it were a river shifting its bed. When finally the pattern becomes stationary, the turning radius is given by the wetting properties of the substrate. It is the tightest bend the water that makes up the rivulet can follow, given its velocity, without sliding outwards. At the end it looks as if it was swaying left and right in the same manner as a skier on a slope of fresh powder snow.

• Cross-hatched erosion pattern on a beach [2015-12-30]

  

• Water drop on a hydrogel [2015-10-24]

  

• Seminar 2015-10-26 @ Gulliver / ESPCI [2015-10-22]

  Wetting Dynamics and Mass Swarming of Bacillus Subtilis over Soft Gel Substrates

  Monday the 26th of October 2015, 11:15 am, ESPCI, building F, room F3.04

  Summary: Bacillus subtilis forms dendric colonies on gel surfaces through the collective motion of groups of 10^4 to 10^5 cells which form the compact tips of elongating dendrites. We investigate some physical aspects of this phenomenon, for which humidity and the surfactant production by the bacteria play as much of a role as does the motility of the hyperflagellated swarmer cells. I will present observations at different spatial and temporal scales which yield a wealth of information that cannot be simply inferred from the final colony shape. In particular we can learn which physical interactions between bacteria and the gelose substrate regulate the dynamics of mass swarming. Finally I will discuss a novel mode of locomotion, tentatively termed “mass sliding” or “colony sliding”, which we discovered with a modified experimental protocol.

  Planning & info: https://gulliver.spip.espci.fr/spip.php?rubrique26

• Quelques notes de cours pour l'hydro [2015-10-10]

  Un début de poly sur les écoulements non inertiels dans la partie enseignement.

• Water drop on a hydrogel [2015-10-08]

  

  The transparent drop is made visible through the deformations of a grid of black lines placed behind the drop. Surprisingly enough, the drop only partially wets the gel which contains more than 99% of water, instead of completely spreading. The strip-videograph below shows how, within minutes, the drop slowly disappears into the gel, first by flattening with fixed contact lines, and then by shrinking in diameter. This illustrates that a gel can be seen as a sort of molecular sponge that can take up its solvent. Notice how the gel around the drop is swelling.

  

• Bienvenue sur le nouveau site ! [2015-10-01]

  J’ai enfin eu le temps de m’occuper un peu de ces pages oueb, qui avaient pris un peu de poussière.

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Last modified: 27 Jan 2022