Interfaces et Structures Molles

Explorons la physique cachée derrière les objets du quotidien avec les outils du Fablab.

Tout au long de ce module, l’étudiant sera formé au domaine fascinant de la physique des interfaces et des structures molles, plus particulièrement l’étude de systèmes statiques et dynamiques dominés par la tension de surface.

L’approche sera éminemment pratique, l’étudiant concevra, fabriquera, mesurera, analysera, et documentera une expérience scientifique dans le domaine de la capillarité ou des structures molles.

Pour ce faire, les étudiants seront initiés aux techniques de prototypage rapide, d’analyse dimensionnelle et à différents outils numériques telles que les machines de fabrication digitale que l’on retrouve dans les Fablabs.

Public cible : Masters en Sciences Physiques, Sciences, Bioingénieurs et EPB

Encadrant(s)

Prof. Denis Terwagne – Denis.Terwagne@ulb.ac.be

Contenu du cours

Pourquoi une goutte de pluie s’étale-t-elle sur un pare-brise alors qu’elle reste sphérique sur une feuille de lotus ? Comment certains insectes marchent-ils sur l’eau ? Qu’est-ce que le principe de sphérification utilisé par les grands chefs cuisiniers pour donner une nouvelle saveur aux aliments ? Comment la capillarité permet-elle l’avancée des applications d’auto-assemblages et de texturation de surface ?

Pour répondre à ces questions, nous commencerons par introduire et étudier des objets élémentaires de la matière molle tels que les gouttes, les bulles, les films de savons, les mousses ou encore les tiges et les feuilles flexibles. Ces objets de la vie de tous les jours présentent des comportements étonnants, parfois complexes et pas toujours bien compris. La tension de surface, souvent dominante dans ces situations, est à la source de ces effets intéressants appelés effets capillaires. Dans ce cours, nous aborderons l’étude de ces objets par des méthodes physiques simples tels que l’analyse dimensionnelle plutôt que par une dérivation mathématique formelle. Cette approche originale basée sur l’expérience est particulièrement bien adaptée à l’étude de ces objets. Nous découvrirons, par exemple, des phénomènes tels que le mouillage, la pression de Laplace, l’effet Marangoni, l’élasto-capillarité et l’auto-propulsion. Au terme de ce module, nous comprendrons comment une approche faite d’arguments physiques simples permet d’expliquer des phénomènes complexes et pluridisciplinaires ayant des applications autant dans le monde industriel que naturel.

Méthodes d’enseignement

24h Théorie – La partie théorique de ce cours sera illustrée par de nombreux exemples et applications.

24h Mise en pratique (Laboratoires/exercices) – Les acquis théoriques et les outils de travail enseignés dans la partie théorique seront mis en pratique par les étudiants lors de la réalisation d’un mini projet de recherche expérimental au sein du FrugalLab et du Fablab ULB.

Contact

Prof. Denis Terwagne – Denis.Terwagne@ulb.ac.be

Informations sur le cours

  • Instructeur(s) : Denis Terwagne
  • Mnémonique : PHYS-F-517
  • Public cible : Science Physique, Sciences, Bioingénieur, EPB
  • Programmes : MA-PHYS
  • Semestre : Q2