Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

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Ronan Kervil

Effets Collectifs dans un ensemble de bateaux de camphre

Jeudi 7 juillet, 13h, ECL bât I11 salle de réunion 1er étage

Effets Collectifs dans un ensemble de bateaux de camphre

La « Matière Active » exhibe des effets collectifs fascinants que l’on retrouve à de multiple échelles, à grande échelle par l’observation des motifs formés par des nuées d’étourneaux, des bancs de poissons ou au contraire à petite échelle lorsque l’on observe des ensembles de bactéries.

Pour reproduire ce type de systèmes à grands nombre d’individus, nous étudions un ensemble de disque camphrés (nageurs) flottant sur une surface libre, autopropulsés par effet Marangoni. Ces disques sont des matrices d’agar remplies de camphre, une molécule hydrophobe se sublimant facilement. Dans cette étude, nous mettons en évidence différents comportements : lorsque le nombre de nageurs est faible, la nage est continue et balistique comme dans le cas d’un nageur individuel. Lorsque l’on augmente le nombre de particules, une transition entre nage continue et nage intermittente apparaît. La vitesse des nageurs décroit jusqu’à atteindre un état sans mouvement métastable. Puis le système est perturbé par un nageur qui se remet en mouvement et déstabilise ses plus proches voisins, entraînant la mise mouvement de tout les autres nageurs. À forte densité, il est intéressant de constater que les distributions des vitesses deviennent fortement non gaussiennes avec des queues algébriques comme dans des écoulement fortement turbulents. De même, le spectre des vitesse exhibe un régime en -2 caractéristique d’un processus aléatoire et une transition vers un régime en -4 caractéristique d’un processus dissipatif rapide. On retrouve ce type de régime dans l’article de Sawford (Pof 1991) qui étudie un modèle stochastique Lagrangien de diffusion turbulente. Avec ces observations nous pouvons conclure qu’un système 2D de bateaux de camphre se comporte collectivement comme des particules passives dans un écoulement fortement turbulent.