Le M1S1 du parcours «Optique, matière et plasma» est identique à celui du parcours «Mécanique physique : Acoustique, Dynamique des fluides, Fluides
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| IV 3 PASSERELLES Le M1S1 du parcours « Optique, matière et plasma » est identique à celui du parcours « Mécanique physique : Acoustique, Dynamique des fluides, Fluides complexes, Biomécanique ». Le M1S1 du parcours « Compétences Complémentaires en Informatique » est identique à celui du parcours « Mécanique physique : Acoustique, Dynamique des fluides, Fluides complexes, Biomécanique ». A partir d’un M1S1 du parcours « Mécanique physique : Acoustique, Dynamique des fluides, Fluides complexes, Biomécanique », un étudiant peut faire un M1S2 du parcours « Astronomie et Astrophysique » en prenant en M1S2 une UE-Ext supplémentaire du type astrophysique 1. A partir d’un M1S1 du parcours « Astronomie et Astrophysique », un étudiant peut faire un M1S2 du parcours «Mécanique physique : Acoustique, Dynamique des fluides, Fluides complexes, Biomécanique » sans condition. A partir d’un M1S1 du parcours « Géophysique », un étudiant peut faire un M1S2 du parcours «Mécanique physique : Acoustique, Dynamique des fluides, Fluides complexes, Biomécanique » sans condition. A partir d’un M1S1 du parcours « Mécanique physique : Acoustique, Dynamique des fluides, Fluides complexes, Biomécanique », un étudiant ne peut pas faire un M1S2 du parcours « Géophysique » car les résultats obtenus lors du stage obligatoire de géophysique sont exploités dans plusieurs matières du M1S2. IV 4 LISTE DES UNITES D'ENSEIGNEMENTS MASTER 1 R&P
Les UE de Géophysique et Géodynamique sont mutualisées avec la mention de Physique Fondamentale et Appliquée. IV 5 PAR SPECIALITE : CONCEPTION DE PARCOURS TYPES PERMETTANT D’ACQUERIR LES 60 CREDITS VALIDABLES POUR L’OBTENTION DU M1 Le parcours avant le niveau sélection/orientation comporte 2 semestres (30 ECTS par semestre) constitués des UE suivantes : IV 6 STAGES
Nombre d’heures d’enseignement pour l’ensemble du parcours, avant l’étape d’orientation/sélection : 545 ANNEXES ANNEXE 1 : PROGRAMMES DES UNITES D’ENSEIGNEMENT ET INTERVENANTS DANS LES ELEMENTS CONSTITUTIFS Master 1 P-MEC-401A : Mathématiques responsable : C. Gérard intervenant : C. Gérard, P. Kerdelhue - Equation du transport : méthodes des caractéristiques, dynamique des chocs (loi de Hugoniot-Rankyne), entropie. Formulation faible des EDP. - Equation des ondes : solutions explicites 1-2-3D. Réflexion des ondes 1D. Principe de causalité. - Equation de Laplace : principe du maximum. Solutions explicites par séparation des variables. Introduction à la méthode des éléments finis et solutions approchées. - Fonctions propres du Laplacien, résolution de l'équation des ondes et de la chaleur dans un domaine borné. - Transformée de Laplace. Factorisation de Wiener-Hopf et applications à l'hydro-élasticité et à l'étude des fractures. P-MEC-402A : Dynamique des Fluides responsable : M. Rabaud intervenants : M. Rabaud, L. Pastur - Analyse dimensionnelle. - Rappels sur l'équation de Navier-Stokes des fluides incompressibles newtoniens. Adimensionnement et discussions des différents termes, nombre de Reynolds. - Equation de conservation de la masse. - Trajectoires, lignes de courant, fonctions de courant et lignes d'émission. Calcul de débit massique et volumique. - Les conditions aux limites cinématiques et dynamiques sur des surfaces solides, libres ou fluides. Notion de tension superficielle. - Hydrostatique des fluides en situation barotrope ou non. Archimède, stabilité des corps flottants, métacentre. Fluide stratifié, fréquence de Brünt-Väsälä. - Les fluides visqueux et les écoulements parallèles de Poiseuille et de Couette. Dissipation d'énergie. - Les fluides parfaits et l'équation d'Euler. Equation de la conservation de l'énergie, relation de Bernoulli. Cas des écoulements potentiels, barotrope ou instationnaire. Ecoulement de stagnation. - La couche limite visqueuse. Equation de diffusion. - Dynamique de la vorticité : diffusion et advection. Pré-requis : les notions (et outils mathématiques différentiels associés) de débit, de densité de flux, d'accumulation locale de masse, de quantité de mouvement, de chaleur, bilan local et global, la notion générale de conductivité et diffusivité, la structure générale des équations de bilan local de toute quantité, les équations de Navier-Stokes (bilan local de quantité de mouvement et de masse). P-MEC-403A : Mécanique des solides & Vibrations responsable : S. Pellerin intervenants : S. Pellerin, G. Gauthier - Mécanique des milieux continus, déformations, vitesses de déformation, contraintes, déviateurs et invariants. Travail et puissance de déformation. Elasticité linéaire. Géométrie des poutres. Notions de statique et de résistance des matériaux. Théorie des poutres. Etude des contraintes et des déformations. Poutres droites hyperstatiques. Méthodes énergétiques. - Vibration des milieux continus. Rappels sur les équations de Lagrange. Oscillateurs à un et à n degrés de libertés. Vibrations libres des poutres et des plaques minces. Vibrations forcées. Analyse modale. Méthode de Rayleigh-Ritz. - Théorie de la plasticité. Essais mécaniques. Lois de comportement. Critères de plasticité. Déformation plastique des monocristaux, du monocristal au polycristal. P-MEC-404B : Ondes et Instabilités dans les Fluides responsable : G. Labrosse intervenants : G. Labrosse, L. Pastur - Vue d'ensemble des ondes et de leurs caractéristiques. - De Navier-Stokes à l'acoustique linéaire et interprétation de l'approximation div(v)=0. - Ondes d'équations non linéaires, ou hyperboliques, à choc ou raidissement. - Surface libre, tension superficielle et capillarité :
- Ondes de gravité et de capillarité. - Diffusion de sollicitations oscillantes, effet de peau. - Ondes en fluide stratifié en masse volumique, ondes de Rossby et analogie stratification-rotation; - Ondes d’instabilité hydrodynamique, ondes de Kelvin-Helmholtz, ondes en convection thermique de fluide binaire. - Paquets d’ondes, ondes dispersives, vitesses de phase et de groupe, application avec les ondes rencontrées précédemment ; solitons. Pré-requis : les notions (et outils mathématiques différentiels associés) de débit, de densité de flux, d'accumulation locale de masse, de quantité de mouvement, de chaleur, bilan local et global, la notion générale de conductivité et diffusivité, la structure générale des équations de bilan local de toute quantité, les équations de Navier-Stokes (bilan local de quantité de mouvement et de masse) et de bilan local de chaleur et de composition. P-MEC-405B : Méthodes Numériques I responsable : G. Kasperski intervenant : G. Kasperski - Différences finies. Consistance, ordre des schémas. Schémas explicites, implicites. Stabilité par méthode de Fourier. Convergence. - Ecriture, en Fortran, d'un code résolvant l'équation de Navier-Stokes 2D par méthode des différences finies. - Méthode des résidus pondérés. Introduction aux méthodes des volumes finis et des éléments finis. P-MEC-406B : Description microscopique des Fluides responsable : F. Giorgiutti intervenant : F. Giorgiutti - Les Gaz
- Les liquides.
Pré-requis : niveau physique de base de licence exigé, rudiments de physique statistique souhaités P-MEC-407A : Formation pratique responsable : L. Pastur intervenants : L. Pastur, F. Moisy, Y. Bertho Formation expérimentale (TP) Venant compléter les UE P-MEC02A et P-MEC03A
Formation numérique (TP) 4 TP numériques utilisant le logiciel FLUENT : disques en contra-rotation, sillage derrière un cylindre. Méthodes expérimentales en mécanique des fluides (Cours/TD)
P-MEC-408B-Turbulence & Aérodynamique responsable : F. Moisy intervenants : F. Moisy, S. Gauthier Turbulence - Différences entre les régimes laminaire et turbulent :
- Equations de Reynolds :
- Turbulence de paroi :
Aérodynamique - Établissement des équations d'Euler - Généralités sur les équations d'Euler :
- Caractère hyperbolique des équations d'Euler : - méthode des caractéristiques; application à l'onde de détente centrée. - relations au point d'arrêt; - relations de Rankine-Hugoniot; ondes de choc. Condition d'entropie. - Écoulements quasi-unidimensionnels : - tuyère de Laval : existence des différents régimes ; - Calculs à l'aide d'abaques. - Écoulements stationnaires bidimensionnels sub et supersoniques - Théorèmes de Bernoulli, Relation de Crocco - Aérodynamique linéarisée - Équation du potentiel - Écoulements supersoniques plans - Écoulements subsoniques : règle de Prandtl-Glauert P-MEC-409B : Microhydrodynamique et capillarité responsable : F. Giorgiutti intervenants : F. Giorgiutti, P. Gondret Microhydrodynamique : - Rappels sur les écoulements parallèles : équation du mouvement et conditions aux limites, écoulements de Couette et Poiseuille plans, dissipation d’énergie dans les écoulements visqueux - Ecoulements quasi-parallèles et approximation de lubrification, écoulement dans un film fluide et équation de Reynolds - Ecoulements à faibles nombre de Reynolds : équation de Stokes, formes équivalentes et propriétés (unicité, réversibilité, additivité, minimum de dissipation, prédictions dimensionnelles) - Forces et couples sur un corps en mouvement - Mouvements d’une sphère dans un fluide visqueux : champs de pression et de vitesse, force de traînée, cas d’une goutte et de solides de formes quelconques, limites de l’équation de Stokes et équation d’Oseen. - Ecoulements dans les milieux poreux : notion de porosité et d’aire spécifique, tailles des pores, loi de Darcy et limites, modélisation - Ecoulements de fluides non-newtoniens Pré-requis : Mécanique des fluides de base (connaissance de l’équation de Navier-Stokes exigée) Capillarité : - Coexistence de phases, mélanges. Notion de tension de surface, origine microscopique, interactions moléculaires. - Capillarité macroscopique, pression de Laplace, forces capillaires. Loi de Kelvin, sursaturation, mûrissement colloïdal. - Mouillage et étalement, hystérésis de l’angle de contact. Hydrodynamique de l’étalement - Capillarité et pesanteur, longueur capillaire - Adsorption, construction de Gibbs. Notion de tensioactif, association en volume - Forces dipolaires, ‘‘constante’’ de Hamaker, interaction entre surfaces - Forces entre interfaces chargées, modèle DLVO de stabilité colloïdale - Fluides polymériques, stabilisation colloïdale par polymères - Quelques fluides complexes : émulsions, microémulsions, mousses. Pré-requis : Notions de thermodynamique des mélanges, potentiel chimique, physique statistique P-MEC-410B Fluides et plasmas numeriques. Initiation a l'astrophysique responsable : R. Grappin intervenants : R. Grappin, F. Pantellini Cours: Fluides compressibles et incompressibles: ondes sonores, formation des chocs, convection; applications astrophysiques: supernova, effondrement gravitationnel (protoétoile) TP1: ondes sonores RG TP2: raidissement, chocs RG TP3: supernova FP TP4: effondrement RG TP5: convection FP TP6: ondes internes FP P-MEC-413A Milieux Granulaires responsable : P. Gondret intervenants : P. Gondret, Y. Bertho - Compacité d’empilements de grains : cas monodisperse et bidisperse. - Forces d’adhésion entre grains : de l’interaction moléculaire à l’interaction entre surfaces, adhésion, agrégation, influence de l’humidité et de la rugosité. - Contacts et collisions de grains : de la loi de Hooke à la loi de Hertz, force et durée de contact, coefficient de restitution, influence de la viscoélasticité ou de la plasticité des grains et du fluide interstitiel. - Frottements entre grains : les frottements secs (Vinci, Amontons, Coulomb), statique et dynamique, arc-boutement, stick-slip, description microscopique (modèle de Tabor), vieillissement des contacts, frottement de roulement et pivotement. - Désordre des empilements granulaires : désordre de position, indétermination de la friction solide, chemins de contraintes et lignes de force, application aux angles de talus. - Fracture et mise en mouvement d’un milieu granulaire : le modèle SOC des avalanches, les failles et séismes (loi de Gutemberg-Richter et modèle de Burrigton-Knopoff), le problème du silo (modèle de Janssen), le cercle de Mohr (états passif et actif de Rankine), la dilatance de Reynolds. - Modélisation des écoulements de grains : les équations de Saint-Venant, avalanches sur plan incliné et sur fond meuble,. - Erosion et charriage de grains : force de traînée sur un grain, vitesse de sédimentation, diamètre sédimentologique, seuil d’érosion et nombre de Shields, transport de grains, instabilité des sols. - 3 TP : Friction solide, Effet Janssen dans les silos, Avalanches sur plan incliné. Pré-requis : aucun spécifique, niveau licence en physique de base. P-MEC-414A Systèmes Dynamiques et Chaos responsable : C. Dang Vu-Delcarte intervenant : C. Dang Vu-Delcarte, L. Pastur - Points fixes : stabilité des points fixes ; système linéarisé et valeurs propres ; fonction de Lyapunov. - Attracteurs classiques et attracteurs étranges. -Variétés stable, instable, centrale : orbites homocline et hétérocline ; étude locale de la variété centrale dépendant d'un paramètre. -Bifurcations locales de co-dimension 1 : bifurcation noeud-col ; bifurcation transcritique ; bifurcation fourche ; bifurcation de Hopf. - Systèmes dynamiques discrets : la section de Poincaré et la méthode de Hénon ; les bifurcations à un paramètre - Théorie KAM - Applications à la mécanique céleste : problème des 2 corps ; problème des 3 corps ; orbites homoclines et hétéroclines du problème restreint des 3 corps. Pré-requis : formulations lagrangienne et hamiltonienne. P-MEC-415A : Stage de Dynamique des Fluides responsable : C. Nore intervenants : membres de l'ENSTA Stage d'une semaine à l’ENSTA 1 sujet au choix parmi les suivants, donnant lieu à un recueil, à des traitements des données et un rapport écrit : - Etude de l'interaction jet-biseau - Lois d'échelle en turbulence développée - Aux alentours de Mach 2 - Contrôle passif du décollement à l'extrados d'une aile d'avion - Comportement d'un profil d'aile soumis à un écoulement - Raz de marée - Sillage turbulent d'une bulle - Caractérisation d'un couche limite sur plaque plane, étude du phénomène de décollement - Sillage tourbillonnaire de Bénard- von Kármán - Trajectoire des cyclones - Ondes de marée, et courants côtiers induits - Dynamique des courants de gravités Les installations sont : table tournante, tunnel cavitation, canal à houle, soufflerie Eiffel, soufflerie, décharge supersonique, veine hydrodynamique, petite soufflerie, jet turbulent. P-MEC-417B : Stage responsable : C. Nore intervenants : équipe pédagogique Stage de 3 mois donnant lieu à l’écriture d’un rapport et à une soutenance. P-LAN-401A : Anglais responsable : Département des langues intervenants : enseignants du département des langues Anglais pour les scientifiques. Si l'étudiant a un très bon niveau en anglais, une autre langue peut lui être proposée. P-COM-401A : Géophysique (50 heures, commun avec le Master de Physique fondamentale et appliquée) responsable : M. Menvielle, intervenants : M. Menvielle, A. Jelinowska, H. Zeyen, M. Pessel, P. Tucholka Le module est composé de deux parties. D'une part, un enseignement de techniques géophysiques de prospection: le radar géologique et la prospection magnétique. Le radar géologique permet une imagerie à très haute résolution de structures peu profondes avec des applications en archéologie, hydrologie, géotechnique et planétologie. La prospection magnétique est utilisée pour cartographier la variation de l'aimantation des roches. Elle est employée en archéologie, géotechnique et prospection de minerais d'intérêt économique. Cet enseignement est complété par l'étude des processus qui gouvernent l'aimantation des matériaux géologiques. D'autre part, on découvre la structure de l'intérieur profond de la Terre. On analyse le champ magnétique, ses sources et ses variations, qui nous donne des informations clef concernant les processus dans le noyau terrestre. L'investigation des différents types d'ondes élastiques et de leur propagation à travers la Terre découvre des structures détaillées et pose la base pour la compréhension de la géodynamique. Pré-requis : aucun spécifique, niveau licence en physique de base P-COM-402B : Géodynamique (50 heures, commun avec le Master de Physique fondamentale et appliquée) responsable : M. Menvielle intervenants : H. Zeyen, M. Pessel La dynamique de l'intérieur de la Terre est contrôlée par l'interaction de différentes roches soumises à des températures et des pressions variables dans le champ gravimétrique propre de la Terre. Ce module introduit d'abord les étudiants à la géodésie, l'étude du champ gravimétrique et de la forme de la Terre. La distribution des températures est étudiée en utilisant l'équation du transport de la chaleur par diffusion et convection. La rhéologie, qui décrit le comportement des roches soumises à des contraintes en fonction de la température et de la pression ambiantes, est introduite pour prédire et expliquer les mouvements des roches à différentes profondeurs. Finalement, on s'intéresse à la sismologie, l'étude des tremblements de terre. L'analyse des séismes nous permet de déterminer l'état des contraintes dans la lithosphère, une des sources principales pour la tectonique des plaques. Aussi les différents aspects de l'aléa sismique sont présentés, tels que la position de l'hypocentre, la géologie locale ou le type de constructions affectées. ST-COM-401A (P-MEC-416A) : Stage de Géophysique responsable : A. Jelinowska intervenants : enseignants des universités Paris XI et Paris VI Le stage de Villefranche sur Mer est centré sur l'application des méthodes de sismique réflexion à étude de la marge continentale de la mer Ligure. Au cours des campagnes de mesure à la mer, les étudiants ont la responsabilité de l'acquisition des données, sous la direction des enseignants encadrant. Ils acquièrent aussi, sous la direction de l'équipage, les principes de base de navigation et de positionnement. Ils sont responsables du tracé de la route pendant l'acquisition des profils sismiques. Les méthodes de traitement des sismogrammes, ainsi que l'interprétation en termes géologiques des données acquises en mer durant le stage font l'objet de travail en salle (cours et TD). L'ensemble permet aux étudiants de situer leurs résultats dans le contexte géologique régional. ANNEXE 2 MODALITES DE CONTROLE DES CONNAISSANCES DES MENTIONS DE MASTER DE L’UPS (habilitations 2007 a venir) ANNEXE 3ANNEXEUE proposées dans le parcours-type de la spécialité "Mécanique physique, Acoustique physique, Dynamique des fluides, Fluides complexes» et éléments constitutifs |
