Du merveilleux caché dans le quotidien. La physique de l'élégance

Qu'y a-t-il de commun entre une roche granitique et la fumée d'une cigarette ? Comment réussir une pâte feuilletée, un cocktail ou une mayonnaise ? Peut-on combattre la pollution dans les sols ou contrôler le trou d'ozone ? Notre univers quotidien est peuplé de mélanges dont la réalisation fait appel à des mécanismes naturels, à des techniques et à des recettes très variés. Mais les raisons profondes du mélange restent souvent mystérieuses même pour les techniciens et les ingénieurs qui utilisent ces procédés. La science du désordre suggère des approches nouvelles. Elles utilisent des analogies avec la marche au hasard d'une fourmi, le chaos des systèmes dynamiques ou l'organisation d'un écoulement turbulent. Etienne Guyon et Jean-Pierre Hulin montrent, à l'aide de nombreuses illustrations, comment, avec un brin de curiosité et quelques expériences, nous pouvons tous porter un regard neuf sur des actes de la vie quotidienne ou des activités industrielles. Cette science de tous les jours a aussi sa place dans une pédagogie de " la main à la pâte ".

Quelles sont les mille et une façons d'empiler des oranges ? Comment expliquer les mouvements des billes dans leur sac ou ceux des grains de blé dans un silo ? Pourquoi les dunes de sable ne s'effondrent-elles pas ? Comment s'écoule une avalanche ? Entre l'infiniment petit et l'infiniment grand, tout un domaine s'ouvre aujourd'hui aux sciences les plus avancées, celui d'objets et de phénomènes infiniment complexes qui peuplent notre quotidien. Et l'on découvre que, derrière une apparente banalité, se cachent en fait des mécanismes et des organisations que les approches récentes de l'ordre du chaos nous permettent de mieux comprendre. C'est aussi à une nouvelle exploration de la matière en grains, dont l'importance économique est considérable, que nous invite ce livre.

Résumé : La plupart des matériaux qui nous entourent présentent un désordre et des hétérogénéités de tailles très variables. La Science et le Génie de ces systèmes font l'objet de cet ouvrage qui s'adresse à un large public. Une simple moyenne ne suffit souvent pas, le plus souvent, pour rendre compte des effets du désordre, qui nécessite des approches théoriques examinées brièvement dans la première partie. Nous décrivons par la suite diverses classes de matériaux désordonnés en commençant par l'étude géométrique et mécanique des milieux granulaires qui servent de modèle de référence des effets du désordre, et qui interviennent, de plus, dans de nombreux systèmes rencontrés dans la nature et des domaines d'applications. L'étude des milieux poreux et des suspensions prend en compte l'existence de phases fluides entre les grains dans une approche mixte mécanique et hydrodynamique. Le désordre conduit à des propriétés d'évolution temporelle lente (vieillissement). Nous examinons les caractéristiques physicochimiques de plusieurs classes de matériaux désordonnés qui présentent ces caractéristiques : les mousses, les matériaux col/Maux (la "matière molle"), et les verres dont le statut intermédiaire entre solide et liquide n'est pas totalement compris. Des annexes précisent des notions fondamentales de base communes à ces systèmes.

Pourquoi les rivières dessinent-elles des méandres ? D'où viennent les lignes lumineuses au fond des piscines ? Combien de temps faut-il pour façonner un galet ? À quoi tient l'efficacité d'un peloton cycliste ? Pourquoi la mer mousse-t-elle ? Nous vivons au rythme de spectacles éphémères. Certains sont brefs, comme les rides à la surface de l'eau, le vacillement d'une flamme ou ces points lumineux qui scintillent sur l'océan. D'autres sont plus longs, comme le bourgeonnement d'un cumulus avant l'orage, le patient polissage d'un galet ou le dessin changeant des méandres d'une rivière. D'autres encore se déroulent sur des temps qui échappent à nos sens, à l'instar du soulèvement d'une montagne, de la formation d'une mer ou d'un désert. Tous ces phénomènes ont en commun une science subtile et merveilleuse : la physique des fluides, qui sculpte et anime la matière. En une trentaine de sujets magnifiquement illustrés, les auteurs révèlent les fils invisibles qui régissent ce ballet ininterrompu. Chemin faisant, ils montrent aussi que la beauté du monde doit beaucoup à son impermanence.