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PHYSIQUE ET MECANIQUE

 

Physique et mécanique


Forte de sa maturité, la mécanique des solides n'en est que plus sollicitée par de nombreux défis à relever dans le futur. Les enjeux sont multiples : depuis la connaissance fondamentale, jusqu'à la conception et la caractérisation de nouveaux matériaux, en passant par la maîtrise de l'hétérogénéité de milieux à comportement complexe, en passant par l'exploitation de l'imagerie bi voire tridimensionnelle via l'analyse de champ, ou encore la prédiction de la variabilité ou de la fiabilité des solides et des structures. Dans toutes ces dimensions, physique et mécanique sont indissociablement liées, s'interpellant et dialoguant pour affronter plus efficacement ces challenges. Sur le plan expérimental, les mesures physiques, de plus en plus finement résolues spatialement, permettent d'aborder directement des réponses mécaniques inhomogènes, liées au désordre constitutif des matériaux ou à leur comportement non-linéaire dans des sollicitations complexes. Sur le plan de la modélisation numérique, l'ère du progrès purement algorithmique est sans doute révolu, pour laisser place à des approches performantes exploitant les problèmes multi échelles avec discernement. Enfin, en ce qui concerne la théorie, les progrès majeurs accomplis dans le passé dans l'homogénéisation des milieux élastiques permettent de mesurer les difficultés qui sous-tendent l'abord de l'hétérogénéité pour des lois de comportement complexes (plasticité, endommagement, et rupture, matériaux amorphes, milieux divisés ou enchevêtrés, …).

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LA LUMIERE

 

La lumière


La lumière a constitué depuis l'Antiquité un objet central de recherche. Cependant ce n'est qu'au XVIIe siècle que les théories physiques de la lumière, c'est-à-dire l'étude de la lumière et des couleurs au sens où nous l'entendons encore aujourd'hui, connurent leur véritable essor. Nous présenterons donc tout d'abord le cadre historique, conceptuel et expérimental à l'intérieur duquel se sont constituées les théories de la lumière et des couleurs au XVIIe siècle. Nous nous attacherons ensuite à suivre à travers l'analyse des principaux phénomènes (interférence, diffraction, polarisation) les enjeux du débat entre théories ondulatoires et corpusculaires. Nous consacrerons la dernière partie aux aspects contemporains des théories de la lumière dans leur rapport avec la structure atomique et la mécanique quantique.

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LE LOGICIEL

 

Le logiciel, objet de notre quotidien


Il y a à peine trente ans, le logiciel était l'apanage des systèmes de gestion ou de communication des grandes entreprises. La micro-informatique, les ordinateurs embarqués et les réseaux ont centuplé ses applications, révolutionnant la bureautique, le design industriel ou artistique, les transports, et maintenant les objets du quotidien, du téléphone au stimulateur cardiaque en passant par tout l'audiovisuel, les jeux, et bien sûr Internet. On assiste en fait à la mise en place d'un nouveau système nerveux logiciel, avec lequel nous sommes sans cesse en contact. Or, le logiciel reste un objet mystérieux pour la plupart des gens. Il est purement immatériel, ne se voit pas, ne pèse rien. Pourtant, il produit des tas d'ennuis allant de l'inconfort des interfaces homme-machine mal conçus aux problèmes de sécurité des réseaux en passant par des crashs catastrophiques de fusées ou de satellites. La qualité du logiciel devient un des points faibles de notre société. Pour les spécialistes, ce n'est pas étonnant. Le logiciel est un objet purement intellectuel d'une très grande complexité, qui ne se laisse pas appréhender pas des approches naïves. Un logiciel est formé de millions d'ordres élémentaires à une machine ultra-rapide et quasi-infaillible mais parfaitement stupide, le microprocesseur. De minuscules erreurs peuvent avoir de grandes conséquences et on ne sait pas encore se protéger. Nous essaierons de mieux faire comprendre la nature profonde de l'objet logiciel, et nous présenterons les approches scientifiques modernes qui permettront de construire des logiciels plus sûrs et d'en assurer la correction.

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THERMODYNAMIQUE

 

Thermodynamique, le concept d'énergie et ses vicissitudes


En un siècle et demi, le concept d'entropie a pris des formes diverses qui ont étendu son champ d'application depuis la physique vers la chimie, l'informatique, la biologie ou l'économie, et permis de dégager progressivement sa signification. L'entropie fut initialement introduite comme une grandeur thermodynamique dont l'augmentation au cours du temps sert à caractériser l'irréversibilité des processus d'évolution. L'élaboration à la fin du XIXe siècle de la théorie cinétique, qui explique les propriétés macroscopiques des gaz à partir de leur structure à l'échelle atomique, conduit à lui donner une interprétation probabiliste : elle s'identifie à une mesure du désordre existant à petite échelle en raison du nombre immense de configurations que les molécules sont susceptibles de prendre, et elle s'exprime en fonction des probabilités associées à ces configurations. En 1948 est créée la théorie de la communication, où la quantité d'information transmise par un message est définie en s'inspirant de l'expression mathématique de l'entropie. Celle-ci acquiert en retour, peu après, son interprétation moderne : c'est l'information qui nous manque à l'échelle microscopique sur un système parce que nous ne connaissons que ses caractéristiques macroscopiques ; ou encore, c'est la mesure de la complexité de l'état du système. Cette interprétation est corroborée par l'analyse des échanges d'entropie qui accompagnent les transferts d'information ; elle confère à l'entropie un caractère partiellement subjectif.

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