T.I.P.E. Etude de dunes de sable Comportement général?

Introduction : Formation de dunes, barchanes, dynamique, chant des dunesPartie 1 : Description generale

Partie 2 : experiences et chant des dunesConclusionDiscussion

T.I.P.E. Etude de dunes de sableComportement general?

Gras Olivier – Lycee Thuillier Amiens

Realise avec LaTeX et Beamer, visible sur http://psi.thuillier.free.fr

mardi 14 decembre 2010

Gras Olivier – Lycee Thuillier Amiens Cas de l’etude de dunes de sable



Plan pour ne pas perdre le fil

1 Introduction : Formation de dunes, barchanes, dynamique,chant des dunes

2 Partie 1 : Description generaleDunes : un systeme dynamiqueConstituant : sable sec

3 Partie 2 : experiences et chant des dunesResultats experimentauxChant des dunes

4 Conclusion

5 Discussion




Choix du sujet

Theme choisi : les milieux naturels en evolution. Faussementstatique.

Formation de dunes : exemples de deserts. Desert del’Arequipa au Perou. Region de La’ayoune au Sud Ouest duMaroc.

Interet : deplacement, interaction avec les oasis, extension dudesert, ensablement d’edifices historiques ou habites.

Barchanes : cas particulier de dunes, zone geographiquecorrespondante.

Experiences : compilation d’experiences existantes et choixd’un protocole.




Choix du sujet









Choix du sujet









Choix du sujet









Choix du sujet









Presentation orale

Bibliographie : voir Annexe 1 p32

Choix de l’article de base : Relevant Length Scale of Barchan Dunes Pascal Hersen,

Stephane Douady, and Bruno Andreotti, volume 89, number 26 Physical Revue Letters, 23decembre 2002

On fera une presentation rapide du phenomene physique

On passera plus de temps pour le passage aux experiences +application au ”chant des dunes”




Presentation orale









Presentation orale









Presentation orale









Dunes : un systeme dynamiqueConstituant : sable sec





4 Conclusion

5 Discussion





Dunes

Formation et structure geometriqueDe toutes les dunes eoliennes, les barchanes sont les dunes les plus facilement apprehendables grace a la

simplicite de leur forme. Ce sont des dunes de tailles variables, qui se developpent dans les deserts ou le

vent a une direction constante en moyenne sur l’annee et ou le sable n’est pas trop abondant sur le sol.

Ces dernieres conditions, necessaires a leur apparition, sont assez basiques pour esperer acceder a une

bonne comprehension de leurs morphologies. Elles sont en forme de croissant.

ParametragePoints importants : morphologie en croissant, existence d’une taille minimale et mode de deplacement.Plutot plates avec un rapport d’aspect h/` de l’ordre de 1/10, tandis qu’une vue de dessus montre que lalongueur, `, et la largeur, w , sont du meme ordre de grandeur.





Dunes











Dunes











Sable sec : restriction du cas

Sable sec + Vent : experience dans DOSSIER pp10 a 12

Sable place dans l’eau avec ecoulement Interet sur la taille du systeme experimental. Role de la viscosite du fluide.

Turbulence et saltation

d est le diametre des grains, Cd , c, Cp des coefficients prenant en compte la forme des grains, ρ′g la densite d’un

grain relative au fluide environnant (ici l’air) et ρf la densite du fluide. Enfin u∗ est la vitesse caracteristique de

l’ecoulement turbulent. L’equilibre de ces trois forces determine si le grain reste au repos ou se deplace lorsque la

vitesse du vent augmente. Le seuil de mise en mouvement est atteint quand le moment des forces d’entraınement

s’oppose exactement au moment du poids et qu’alors le grain commence a rouler. L’expression donnant le taux de

cisaillement seuil τc est alors donne par une fonction de l’arrangement des grains caracterise par l’angle Φ.

τc

ρ′g gd=

2

3

sin Φ

Cd (cos Φ + c sin Φ)















τc

ρ′g gd=

2

3

sin Φ
















τc

ρ′g gd=

2

3

sin Φ





Resultats experimentauxChant des dunes





4 Conclusion

5 Discussion





Dunes : choix du protocole

Sable sec + vent : experience realisee. Confrontation aux donnees de la bibliographie. Resultats coherents maisturbulences et difficulte de stabilite des micro-dunes. Effets d’echelle?Puis modelisation avec sable dans l’eau.

Montage : voir DOSSIER pages 21 a 26

Modelisation avec Maple

Code Maple : voir DOSSIER pages 28 a 29 et ANNEXES B pages 33 a 34

Presentation des resultats :





Mecanisme du chant des dunes.

Sons et instruments resonateurs. Cas usuels. Timbre.Dependance de la taille et forme de la cavite. ANNEXE BCas des dunes : il semble que les frequences d’emissions nedependent pas de la taille de la dune ou de sa forme. Laproduction du son doit donc se faire par un autre mecanismeque la cavite resonante.Avalanches sur la zone centrale. Lois sur l’avalanche.DOSSIER pp28 et 29. Le son est simplement produit par lemouvement synchrone des grains de sable dans l’avalanche.Analogie electrique. DOSSIER pp34Enregistrements du son : problematique, capteur et resultats.Difficultes a capter le son dans le bruit de fond. Detectionsynchrone. Fichier audio sur http://www.lps.ens.fr/ hersen/Influence de l’humidite DOSSIER p35






































4 Conclusion

5 Discussion




Conclusion

Bibliographie :

R.A. Bagnold, The physics of blown sand and desert dunes (Chapman and Hall, London, 1941)B. Andreotti, P. Claudin, S. Douady, Eur. Phys. J. B 38, 341 (2002)K. Pye and H. Tsoar, Aeolian Sand and Sand Dunes (Unwin Hyman, London, 1990).R. Cooke, A. Warren, and A. Goudie, Desert Geomorphology (UCL Press, London, 1993).H. J. Finkel, J. Geol. 67, 614 (1959).

http://www.cnrs.fr/manifestations/grainsdescience/

Points importants

Type de sable – Tas de sable – Interaction avec les fluides –Chant : resonance

Prospective

Interaction de deux dunes – Interaction avec un support solide(roche ou mur) – Spectre sonore : detection des parametresphysiques




Conclusion

Bibliographie :



Points importants


Prospective





Conclusion

Bibliographie :



Points importants


Prospective





Conclusion

Bibliographie :



Points importants

Type de sable – Tas de sable – Interaction avec les fluides – Chant: resonance

Prospective





Conclusion

Bibliographie :



Points importants


Prospective





Conclusion

Bibliographie :



Points importants


Prospective





Conclusion

Bibliographie :



Points importants


Prospective





Merci de votre attentionPassons a la discussion. Nous ferons ensemble un bilan ensuite.On part sur 10 minutes.








4 Conclusion

5 Discussion




LiensSable sec + Vent

Experience

Maple

Chant de dunes

Conseils




Sable sec + vent : experiences realisees avec un seche-cheveu etavec du sable tamise. Voir les valeurs dans DOSSIER pp 9 a 11.




Comment fait-on? Tres simplement, en deplacant une plaque sous l’eau pour simuler un courant. Initialement, on

prepare un cone de billes de verres sur cette plaque, puis on deplace la plaque rapidement dans l’eau. Apres un

metre de deplacement, on arrete la plaque et on la fait revenir a la position initiale suffisamment doucement pour

que les billes de verre ne bougent pas. Au final, le petit tas

de sable ressent l’effet d’un courant d’eau unidirectionnel et se transforme,petit a petit, en modele reduit de barkhane.

Temps de deplacement de la plaque : a l’aller, 15 a 55 secondes, au retour, 4 minutes (fixe).Billes de verre : diametre moyen 0.2 mm, dispersion 0.5%

voir DOSSIER pages 15 a 17.




Implementation du trace des lignes de vitesse pour le fluide.Proc4:=proc(systeme,deltax,deltay) local p,V,x,y:A:=Proc1(systeme,[x,y]):contourplot3d(A,x=deltax,y=deltay,contours=20,scaling=constrained,view=-Pi/2..Pi/2,grid=[Ngrid,Ngrid],axes=boxed); end:position:=proc(systeme) local pos:pos:=map(L-¿op(1,L),systeme);plot(pos,style=point) end:Proc5:=proc(systeme,deltax,deltay) local E,x,y,p:E:=Proc2(systeme,[x,y]);p:=fieldplot(evalm(E/norm(E,2)),x=deltax,y=deltay,grid=[Ngrid,Ngrid],arrows=SLIM,scaling=constrained);

display(punion position(systeme)) end:




Chant des dunes

frequence obtenue : 210 hz




CONSEILS :

Pas de fautes d’orthographe

”Fil directeur” bien clair dans le plan et lors de l’expose

Respecter le temps : utiliser les transparents et la conclusion(presque redigee) pour resumer ce qui aurait du etre dit. Ilreste les dix minutes de questions pour vous rattraper.

Toujours respecter ce triplet : Donnees (experiences, ordres degrandeur, ...) + Experiences (les votres ou celles desdocuments) ou modelisation + Formules (les votres ou cellesdes documents) a analyser (dimension, origine, consequences,critiques...)

POUR LA PRESENTATION : manque la carte geographique referencee dans le

DOSSIER. Manque la reference a la ”fonction d’arrangement des grains”. Manque la reference aux photos

des ”grains” : cas reel et modelisation avec billes de verre.




CONSEILS :











CONSEILS :











CONSEILS :











CONSEILS :











T.I.P.E. (partie C)

Choisir un plan personnel : se detacher du plan du ou desarticles, inclure le sujet dans un fil directeur global.

mise en evidence et formulation d’un problemeobservation et analyse d’un phenomenerecherche et exploitation d’une documentationpreparation et realisation d’un dossier et de l’exposepreparation, realisation et exploitation d’experiencesexamen et discussions de solutionsjustification des choix presentesutilisation conjointe d’outils theoriques et experimentaux.




T.I.P.E. (partie C)

Choisir un plan personnel : se detacher du plan du ou desarticles, inclure le sujet dans un fil directeur global.mise en evidence et formulation d’un probleme

observation et analyse d’un phenomenerecherche et exploitation d’une documentationpreparation et realisation d’un dossier et de l’exposepreparation, realisation et exploitation d’experiencesexamen et discussions de solutionsjustification des choix presentesutilisation conjointe d’outils theoriques et experimentaux.




T.I.P.E. (partie C)

Choisir un plan personnel : se detacher du plan du ou desarticles, inclure le sujet dans un fil directeur global.mise en evidence et formulation d’un problemeobservation et analyse d’un phenomene

recherche et exploitation d’une documentationpreparation et realisation d’un dossier et de l’exposepreparation, realisation et exploitation d’experiencesexamen et discussions de solutionsjustification des choix presentesutilisation conjointe d’outils theoriques et experimentaux.




T.I.P.E. (partie C)

Choisir un plan personnel : se detacher du plan du ou desarticles, inclure le sujet dans un fil directeur global.mise en evidence et formulation d’un problemeobservation et analyse d’un phenomenerecherche et exploitation d’une documentation

preparation et realisation d’un dossier et de l’exposepreparation, realisation et exploitation d’experiencesexamen et discussions de solutionsjustification des choix presentesutilisation conjointe d’outils theoriques et experimentaux.




T.I.P.E. (partie C)

Choisir un plan personnel : se detacher du plan du ou desarticles, inclure le sujet dans un fil directeur global.mise en evidence et formulation d’un problemeobservation et analyse d’un phenomenerecherche et exploitation d’une documentationpreparation et realisation d’un dossier et de l’expose

preparation, realisation et exploitation d’experiencesexamen et discussions de solutionsjustification des choix presentesutilisation conjointe d’outils theoriques et experimentaux.




T.I.P.E. (partie C)

Choisir un plan personnel : se detacher du plan du ou desarticles, inclure le sujet dans un fil directeur global.mise en evidence et formulation d’un problemeobservation et analyse d’un phenomenerecherche et exploitation d’une documentationpreparation et realisation d’un dossier et de l’exposepreparation, realisation et exploitation d’experiences

examen et discussions de solutionsjustification des choix presentesutilisation conjointe d’outils theoriques et experimentaux.




T.I.P.E. (partie C)

Choisir un plan personnel : se detacher du plan du ou desarticles, inclure le sujet dans un fil directeur global.mise en evidence et formulation d’un problemeobservation et analyse d’un phenomenerecherche et exploitation d’une documentationpreparation et realisation d’un dossier et de l’exposepreparation, realisation et exploitation d’experiencesexamen et discussions de solutions

justification des choix presentesutilisation conjointe d’outils theoriques et experimentaux.




T.I.P.E. (partie C)

Choisir un plan personnel : se detacher du plan du ou desarticles, inclure le sujet dans un fil directeur global.mise en evidence et formulation d’un problemeobservation et analyse d’un phenomenerecherche et exploitation d’une documentationpreparation et realisation d’un dossier et de l’exposepreparation, realisation et exploitation d’experiencesexamen et discussions de solutionsjustification des choix presentes

utilisation conjointe d’outils theoriques et experimentaux.




T.I.P.E. (partie C)

Choisir un plan personnel : se detacher du plan du ou desarticles, inclure le sujet dans un fil directeur global.mise en evidence et formulation d’un problemeobservation et analyse d’un phenomenerecherche et exploitation d’une documentationpreparation et realisation d’un dossier et de l’exposepreparation, realisation et exploitation d’experiencesexamen et discussions de solutionsjustification des choix presentesutilisation conjointe d’outils theoriques et experimentaux.




Cas particulier des A.D.S. (Partie D)Le document comporte un texte d’environ une quinzaine de page (lignes numerotees pour faciliter le dialogue avecle jury), avec une proposition de plan ou de ligne de presentation. Vous pouvez bien evidemment la suivre ouadopter une presentation plus personnelle (donc qui se detachera de la moyenne des candidats).

Vous trouverez sur le site scei-concours des exemples de ces sujets.Les conseils qu’ils donnent par exemple dans :Le dossier ci-joint comporte au total : 14 pages.Guide candidat : 1 page. Document principal : 13 pages. Travailsuggere au candidat: le candidat extraira du document les points suivants, les raisons de la necessite d’un nouveaumodele de resistance hydraulique + les hypotheses de ce modele + les limites de ce modele.

En fin de preparation, rassemblez et ordonnez soigneusement TOUS les documents (transparents, etc.) dont vous

comptez vous servir pendant l’oral, ainsi que le dossier, les transparents et les brouillons utilises pendant la

preparation. En entrant dans la salle d’oral, vous devez etre prets a debuter votre expose, apres avoir presente

votre piece d’identite.

Essayer de trouver un plan plus general, comme si le sujetd’A.D.S. etait le premier document dans la bibliographie d’un”petit” T.I.P.E.

Suivre la meme structure d’analyse que pour les T.I.P.E.Vous pouvez pousser un peu plus l’analyse du seul documenta votre disposition : vous pouvez donc critiquer les choix oupreciser en quoi les explications sont trop succintes.Compensez le manque de donnees ou de formules ou degraphiques par des informations personnelles, ainsi que descomparaisons avec les cours que vous connaissez.










Essayer de trouver un plan plus general, comme si le sujetd’A.D.S. etait le premier document dans la bibliographie d’un”petit” T.I.P.E.Suivre la meme structure d’analyse que pour les T.I.P.E.

Vous pouvez pousser un peu plus l’analyse du seul documenta votre disposition : vous pouvez donc critiquer les choix oupreciser en quoi les explications sont trop succintes.Compensez le manque de donnees ou de formules ou degraphiques par des informations personnelles, ainsi que descomparaisons avec les cours que vous connaissez.










Essayer de trouver un plan plus general, comme si le sujetd’A.D.S. etait le premier document dans la bibliographie d’un”petit” T.I.P.E.Suivre la meme structure d’analyse que pour les T.I.P.E.Vous pouvez pousser un peu plus l’analyse du seul documenta votre disposition : vous pouvez donc critiquer les choix oupreciser en quoi les explications sont trop succintes.

Compensez le manque de donnees ou de formules ou degraphiques par des informations personnelles, ainsi que descomparaisons avec les cours que vous connaissez.










Essayer de trouver un plan plus general, comme si le sujetd’A.D.S. etait le premier document dans la bibliographie d’un”petit” T.I.P.E.Suivre la meme structure d’analyse que pour les T.I.P.E.Vous pouvez pousser un peu plus l’analyse du seul documenta votre disposition : vous pouvez donc critiquer les choix oupreciser en quoi les explications sont trop succintes.Compensez le manque de donnees ou de formules ou degraphiques par des informations personnelles, ainsi que descomparaisons avec les cours que vous connaissez.




Voir le document PDF officiel place sur le site.Les points importants evalues sont : COMPETENCES

Mise en evidence et formulation d’un probleme

Observation et analyse d’un phenomeneObservation et analyse d’un systeme industrielRecherche et exploitation de documentationPreparation et realisation de dossiers et d’exposesExamen et discussion de solutionsJustifications de choix effectuesUtilisations d’outils theoriques et experimentauxDeveloppement d’arguments en entretien scientifique





Mise en evidence et formulation d’un problemeObservation et analyse d’un phenomene

Observation et analyse d’un systeme industrielRecherche et exploitation de documentationPreparation et realisation de dossiers et d’exposesExamen et discussion de solutionsJustifications de choix effectuesUtilisations d’outils theoriques et experimentauxDeveloppement d’arguments en entretien scientifique





Mise en evidence et formulation d’un problemeObservation et analyse d’un phenomeneObservation et analyse d’un systeme industriel

Recherche et exploitation de documentationPreparation et realisation de dossiers et d’exposesExamen et discussion de solutionsJustifications de choix effectuesUtilisations d’outils theoriques et experimentauxDeveloppement d’arguments en entretien scientifique





Mise en evidence et formulation d’un problemeObservation et analyse d’un phenomeneObservation et analyse d’un systeme industrielRecherche et exploitation de documentation

Preparation et realisation de dossiers et d’exposesExamen et discussion de solutionsJustifications de choix effectuesUtilisations d’outils theoriques et experimentauxDeveloppement d’arguments en entretien scientifique





Mise en evidence et formulation d’un problemeObservation et analyse d’un phenomeneObservation et analyse d’un systeme industrielRecherche et exploitation de documentationPreparation et realisation de dossiers et d’exposes

Examen et discussion de solutionsJustifications de choix effectuesUtilisations d’outils theoriques et experimentauxDeveloppement d’arguments en entretien scientifique





Mise en evidence et formulation d’un problemeObservation et analyse d’un phenomeneObservation et analyse d’un systeme industrielRecherche et exploitation de documentationPreparation et realisation de dossiers et d’exposesExamen et discussion de solutions

Justifications de choix effectuesUtilisations d’outils theoriques et experimentauxDeveloppement d’arguments en entretien scientifique





Mise en evidence et formulation d’un problemeObservation et analyse d’un phenomeneObservation et analyse d’un systeme industrielRecherche et exploitation de documentationPreparation et realisation de dossiers et d’exposesExamen et discussion de solutionsJustifications de choix effectues

Utilisations d’outils theoriques et experimentauxDeveloppement d’arguments en entretien scientifique





Mise en evidence et formulation d’un problemeObservation et analyse d’un phenomeneObservation et analyse d’un systeme industrielRecherche et exploitation de documentationPreparation et realisation de dossiers et d’exposesExamen et discussion de solutionsJustifications de choix effectuesUtilisations d’outils theoriques et experimentaux

Developpement d’arguments en entretien scientifique





Mise en evidence et formulation d’un problemeObservation et analyse d’un phenomeneObservation et analyse d’un systeme industrielRecherche et exploitation de documentationPreparation et realisation de dossiers et d’exposesExamen et discussion de solutionsJustifications de choix effectuesUtilisations d’outils theoriques et experimentauxDeveloppement d’arguments en entretien scientifique





Recherche de coherence et d’arguments scientifiques

Intelligence pedagogique (adaptation a l’auditoire)Sens de l’ethique (honnetete dans les propos)Clarte des idees, efficacite dans le tri des informationsManipulation des analogies avec conscience des limitesCapacite a imaginer une modelisation simple





Recherche de coherence et d’arguments scientifiquesIntelligence pedagogique (adaptation a l’auditoire)

Sens de l’ethique (honnetete dans les propos)Clarte des idees, efficacite dans le tri des informationsManipulation des analogies avec conscience des limitesCapacite a imaginer une modelisation simple





Recherche de coherence et d’arguments scientifiquesIntelligence pedagogique (adaptation a l’auditoire)Sens de l’ethique (honnetete dans les propos)

Clarte des idees, efficacite dans le tri des informationsManipulation des analogies avec conscience des limitesCapacite a imaginer une modelisation simple





Recherche de coherence et d’arguments scientifiquesIntelligence pedagogique (adaptation a l’auditoire)Sens de l’ethique (honnetete dans les propos)Clarte des idees, efficacite dans le tri des informations

Manipulation des analogies avec conscience des limitesCapacite a imaginer une modelisation simple





Recherche de coherence et d’arguments scientifiquesIntelligence pedagogique (adaptation a l’auditoire)Sens de l’ethique (honnetete dans les propos)Clarte des idees, efficacite dans le tri des informationsManipulation des analogies avec conscience des limites

Capacite a imaginer une modelisation simple





Recherche de coherence et d’arguments scientifiquesIntelligence pedagogique (adaptation a l’auditoire)Sens de l’ethique (honnetete dans les propos)Clarte des idees, efficacite dans le tri des informationsManipulation des analogies avec conscience des limitesCapacite a imaginer une modelisation simple




Voir le document PDF officiel place sur le site.Les points importants evalues sont : SAVOIRConnaıtre les lois fondamentales de la physique. Maıtriser les outilsmathematiques. S’exprimer en francais.

Partie C :Choisir son sujetConcevoir son projetAnalyser les resultats

Partie D :Comprendre un texte scientifiqueSavoir synthetiserS’appuyer sur sa culture scientifique pour manifester un avispertinent




Voir le document PDF officiel place sur le site.Les points importants evalues sont : SAVOIRConnaıtre les lois fondamentales de la physique. Maıtriser les outilsmathematiques. S’exprimer en francais.

Partie C :Choisir son sujetConcevoir son projetAnalyser les resultatsPartie D :Comprendre un texte scientifiqueSavoir synthetiserS’appuyer sur sa culture scientifique pour manifester un avispertinent




Voir le document PDF officiel place sur le site.Les points importants evalues sont : SAVOIR FAIREUtiliser son potentiel scientifique pour choisir, concevoir, inventer,trier, etc...

Partie C :Conception du sujetRealisation du projetCritiques et conclusionsExpression claire, correcte et concise

partie D :Extraire l’essentiel d’un texteSavoir analyser objectivement toutes les hypothesesFaire preuve de pedagogie en communication




Voir le document PDF officiel place sur le site.Les points importants evalues sont : SAVOIR FAIREUtiliser son potentiel scientifique pour choisir, concevoir, inventer,trier, etc...

Partie C :Conception du sujetRealisation du projetCritiques et conclusionsExpression claire, correcte et concisepartie D :Extraire l’essentiel d’un texteSavoir analyser objectivement toutes les hypothesesFaire preuve de pedagogie en communication




Voir le document PDF officiel place sur le site.Les points importants evalues sont : SAVOIR ETREAffirmer sa personnalite devant une assistance. Montrer del’enthousiasme dans ses realisations

Partie C :Etre heureux de s’approprier le sujetS’amuser a creer, avoir confiance en soiTravailler en equipe le cas echeant

Partie D :Manifester sa curiosite, son sens critiqueApprehender des approches nouvellesSavoir ecouter, communiquer, argumenter




Voir le document PDF officiel place sur le site.Les points importants evalues sont : SAVOIR ETREAffirmer sa personnalite devant une assistance. Montrer del’enthousiasme dans ses realisations

Partie C :Etre heureux de s’approprier le sujetS’amuser a creer, avoir confiance en soiTravailler en equipe le cas echeantPartie D :Manifester sa curiosite, son sens critiqueApprehender des approches nouvellesSavoir ecouter, communiquer, argumenter


Documents

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