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Actualités scientifiques


18 juillet 2017


La turbulence commune des particules et des footballeurs



Agités et turbulents les footballeurs ? Ce n’est pas la sociologie qui le dit, mais la mécanique des fluides. En étudiant les trajectoires de particules fluides dans un écoulement turbulent, des chercheurs de l’Institut universitaire des systèmes thermiques industriels, du Laboratoire de mécanique des fluides et d'acoustique et de l'Institut de mathématiques de Marseille ont mesuré des comportements similaires aux mouvements des sportifs en plein match. Ces travaux, qui soulignent l’effet du temps et du confinement sur les trajectoires des particules, sont publiés dans la revue Physical Review Fluids.


Chaotiques et imprévisibles, les écoulements turbulents ne peuvent être décrits que par des modèles statistiques. Le monde de la recherche tente depuis des décennies de les affiner le mieux possible. Ces modèles se sont longtemps concentrés sur l’évolution de la vitesse des particules, mais s’intéressent aussi à leurs changements de trajectoires depuis que la technologie permet de les suivre. Des chercheurs de l’Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (IUSTI, CNRS/Aix-Marseille Université), du Laboratoire de mécanique des fluides et d’acoustique (LMFA, CNRS/École Centrale de Lyon/Université Claude Bernard/INSA Lyon) et l’Institut de mathématiques de Marseille (I2M, CNRS/Aix-Marseille Université/École Centrale Marseille) ont montré que, dans les écoulements en deux dimensions, les mouvements des particules étaient autant influencés par le temps et les bordures physiques que le sont les actions des footballeurs sur un terrain.


Bien que dépourvues d’objectifs ou de missions, les particules fluides restent sujettes aux lois de la thermodynamique et leurs mouvements n’ont rien d’aléatoires. Le changement d’angle moyen de leur trajectoire dépend de l’écoulement du temps et est affecté si les particules évoluent dans un espace confiné. De la même manière, les sportifs sont contraints par les lignes de touche et, si on les observe du dessus, se déplacent eux aussi en deux dimensions. Les chercheurs ont constaté ces similitudes grâce aux trajectoires de ces sportifs enregistrées pendant un match d’entraînement. Ces travaux aident à mieux comprendre les statistiques qui régissent les trajectoires des particules, et donc à améliorer les modèles de turbulence.

© LMFA

© LMFA
Trajectoires de 4 joueurs lors d'un match de foot.




Références :

Directional change of fluid particles in two-dimensional turbulence and of football players
Benjamin Kadoch, Wouter J. T. Bos, and Kai Schneider
Phys. Rev. Fluids 2, 064604 (9 juin 2017)
DOI : https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.2.064604 

 


Contact chercheure :
Wouter Bos – LMFA


Contact communication INSIS :
insis.communication@cnrs.fr


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