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Locomotion en milieu granulaire : dynamique de glissement sur un milieu granulaire incliné.

ABG-100588 Master internship 6 months 591,50 euros
2021-10-14
IRBI - Université de Tours
Tours Centre Val de Loire France
  • Physics
  • Ecology, environment
  • Earth, universe, space sciences
milieux granulaires

Employer organisation

L’IRBI se consacre à l’analyse des interactions entre les insectes et leur environnement biotique et abiotique.

L’IRBI est une unité mixte de l’Université de Tours et du CNRS auquel il est rattaché par l’intermédiaire de l’Institut Écologie et Environnement (INEE). La diversité des compétences se perpétue depuis la création de l’unité (1961) en réunissant sous un même toit des chercheurs et enseignants-chercheurs issus de différentes disciplines (écologie, physiologie, génétique, chimie, physique, bioinformatique et mathématiques), faisant de l’IRBI un lieu rare à l’identité internationale affirmée autour des sciences de l’insecte.

Description

La locomotion sur un substrat granulaire incliné peut s’avérer compliquée si ce dernier est proche du seuil d’écoulement plastique. Dans ce cas, une faible perturbation peut suffire pour
créer des grandes déformations. Dans la nature, ce phénomène est magistralement exploité
par la larve du fourmilion pour capturer ses proies [1]. Une étude récente a montré que la
stabilité d’un objet inerte sur un plan granulaire incliné dépend de la pression exercée sur ce
dernier, et notamment, que cette dépendance ne suit pas la loi d’Amontons-Coulomb [2]. En
effet, pour des faibles pressions la déformation engendrée par l’objet sur le substrat ne suffit
pas pour déclencher une fluidification locale, et donc, la stabilité de l’objet est déterminée par
le frottement entre la face inférieure de l’objet et les grains. En revanche, pour des pressions
suffisamment grandes, la déformation du substrat est importante et mène à la formation de
bourrelets qui permettent de stopper la glissade des objets. Cependant, pour des pressions
intermédiaires, les perturbations produites sur le substrat déclenchent la fluidification locale du
substrat et provoquent une perte de stabilité qui dérive dans le glissement des objets. Cette
dépendance de la stabilité sur la pression pourrait en partie expliquer la variation du taux de
capture du piège du fourmilion en fonction du poids de la proie [3].
Toutefois, pour mieux comprendre les implications de ces nouvelles découvertes dans la loco-
motion sur des milieux granulaires inclinés, il est indispensable de tenir compte de deux aspects
fondamentaux : l’existence de plusieurs points de contact simultanés et l’aspect dynamique dans
la application de la pression. En effet, lors de la locomotion la pression est exercée sur plusieurs
points de manière simultanée (un pour chaque patte). L’interaction des perturbations générées
à chaque point peut entraı̂ner une modification de la réponse du substrat et avoir une influence
directe sur la stabilité [4]. En plus, pendant la locomotion les pattes de l’animal génèrent une
pression dynamique, ce qui pourrait aussi jouer un rôle déterminant.
Ce projet de recherche se focalisera principalement sur l’étude de la dynamique d’interaction
entre plusieurs objets posés sur un substrat granulaire incliné. Il comporte essentiellement un
volet expérimental mais inclut aussi une partie modélisation.
Le stage de recherche comportera les étapes suivantes :
ˆ La réalisation d’expériences en laboratoire pour mesurer la dynamique des perturbations
générées par un objet en mouvement sur un substrat granulaire incliné. Et cela en fonction
de la granulométrie, de l’angle d’inclination et de la taille et poids de l’objet. Ces mesures
incluront des déformations dans les 3 dimensions et s’appuieront sur des techniques de
PIV (Vélocimétrie par Images de Particules) et de profilométrie laser.
ˆ Le même type d’expériences que dans le point précédant mais cette fois-ci pour mesurer
la dynamique des interactions en les perturbations générées par plusieurs objets en mou-
vement sur un substrat granulaire incliné.
ˆ La modélisation des forces subies par un (ou plusieurs) objet(s) en fonction des différents
paramètres expérimentaux (granulométrie, inclination du substrat, taille et poids de l’objet).
Ce projet comprend l’utilisation des techniques de mesure expérimentales telles que la PIV
et la profilométrie laser ainsi que l’analyse des images avec ImageJ (ou Python/OpenCV).
Le stage, d’une durée de 6 mois, se déroulera au sein de l’Institut de Recherche sur la Biologie
de l’Insecte de l’Université François Rabelais à Tours.

Profile

Etudiant en M2 physique avec un intérêt par l'expérimentation en milieux continus.

Starting date

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