TIPE glaciers en PC

[invite0ec2ae1d]

Bonjour.

Je suis étudiant en classe de PC et comme tout le monde en ce moment, je dois choisir un sujet de TIPE. Je suis un passionné de sciences de la Terre, et particulièrement de glaciologie, mais je n'y connais pas grand chose...
Une de mes pistes pour mes TIPE est d'étudier l'écoulement d'un glacier de vallée, ou, plus simple j'imagine: de piémont.

Mes idées:
- Choisir un glacier particulier dont je simplifierais le lit pour l'étude.
- Faire une maquette avec un autre matériaux qui permet d'avoir un nombre de Reynolds égal entre la maquette et le vrai glacier.
- Modéliser l'écoulement par la mécanique des fluides.
- Eventuellement expliquer et modèliser le phénomène de crevasse lors d'une rupture de pente ou dans un virage.
- Eventuellement traîter la fonte du glacier et calculer l'avance/recul du front.

Mes problèmes:
- Le programme de PC en mécanique des fluides me permettra-t-il de faire tout ça?
- Monter ma propre expérience, d'où l'idée de maquette, qui semble évidente. est-ce réalisable?
- Faire apparaître une dualité (mais là je pense que ce ne sera pas très compliqué: écoulement laminaire/crevassé/en séracs ou bien compétition entre écoulement et fonte).

Merci d'avance!
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[Draune]

Je suis toujours émerveiller par ceux qui disent qui sont passionnés par quelque chose (ici les glaciers) mais qui n'y connaissent pas grand chose!! Je dois dire que moi aussi c'est mon cas : j'adore la physique théorique et pourtant je n'en ai jamais fait. Bref c'est pas le sujet.
J'pense que ça peut être une bonne idée de modéliser un glacier. Je suis en MP* alrs je n'y connais pas grand chose, mais à vue de nez ça me semble pas hors de portée. C'est vrai qu'une modélisation informatique s'imposerait... et encore, pas sur. Une maquette serait pas mal aussi mais là 2 inconvénient. Premièrement tu vas pas pouvoir montrer ta maquette au juri (t'as toujours recourt au photo mais ça le fait moins!) ; et deuxièmement il faut exploiter ta maquette. Et pour cela, il faut que tu puisse faire des mesures dessus : elle doit alors être de grande taille. D'où peut-être un problème de réalisation...
Mais à voir. Si t'arrive à bien cerner le problème ça peut en faire un sujet intéressant : parles-en à tes profs.
Draune

[invite0ec2ae1d]

Et oui on a encore tant de choses à apprendre!

Tout d'abord merci pour ta réponse!
Quand je disais "modèliser" je ne pensais pas à une modèlisation informatique: simplement des calculs théoriques à la main sur une surface simplifiée, comme par exemple un agencement de cylindres et cônes pour imiter le lit du glacier. C'est vrai qu'une modèlisation informatique permettrai d'aller plus loin. Je vais orienter mes recherches de ce côté aussi.
Ensuite je sais que je ne pourrais pas montrer la maquette au jury, mais je tiens vraiment à avoir un côté expérimental dans mon TIPE: l'année dernière, il était purement théorique, et je n'ai donc pas réussi à y apporter une touche personnelle. Pour les mesures je peux au moins mettre des balises en surface (comme sur un vrai glacier!) et noter leur position à intervalles de temps réguliers. Il existe ensuite des techniques pour déduire de ces mesures en surface le champ des vitesses en profondeur, mais encore une fois, je ne sais pas si c'est accessible pour un élève de PC... C'est surtout ça ma grande inquiètude: je veux maîtriser parfaitement ce que je fais; il n'est pas question d'imiter bêtement une technique sans la comprendre.

[invite43f8e83d]

Bonjour, bravo pour ton idée de TIPE, et pour ta passion et tes ambitions.
Ceci dit, la modélisation physique (par maquette) me semble difficilement réalisable pour le glacier.
Plusieurs obstacles:
-le nombre de Reynolds intervient, et à la rigueur il devrait être possible de trouver un matériau avec une viscosité satisfaisante, quitte à ne choisir qu'ensuite l'échelle exacte de la maquette. Mais d'autres paramètres, parole de mécanicien, interviennent aussi dans l'écoulement du glacier: état de surface et rugosité du sol sur lequel s'écoule le glacier, coefficient de frottement de la glace à l'interface, poids volumique de la glace, ainsi comme tu l'as fait remarquer la forme du lit du glacier avec ses changements de pente, cuvettes, cassures, qui pour certains provoquent la formation des failles.

Modélisable, peut-être, mais avec tes moyens matériels dans le cadre d'un TIPE, celà ne me semble pas très évident.
Ce genre de question est plutôt le genre de questions que peut se poser un chercheur ou une équipe doté de réels moyens de recherche.

Le mieux me semble d'en parler avec un ou des professeurs avec qui tu te sens en confiance.
Celà dit, félicitations, si tu te poses de telles questions, en arrivant à trouver ce genre de voie de réponse, c'est sans doute que tu as une âme de chercheur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0ec2ae1d]

Merci pour ces infos!

Juste une question à propos des problèmes qui interviennent au niveau de l'interface: ne peut-on pas considèrer, dans l'étude théorique, que la vitesse de la glace au contact du sol est nulle, un peu comme on parle de couche limite autour d'une aile d'avion? (Je n'en suis qu'à mes débuts en mécanique des fluides: pardonnez-moi si je dis une ânerie.) Bon je me rends bien compte qu'il y aurait des problèmes: par exemple cela signifierait que le front du glacier n'avance pas. Néanmoins, au milieu du glacier, pourrait-on rendre compte du mouvement avec ce modèle? Cela signifierait qu'on n'aurait plus besoin de connaître les propriétés du sol, comme sa rugosité.

Edit: je parlerai de tout ça à mes profs cette semaine, mais je voulais savoir si ce genre de travail avait déjà été réalisé ou si quelqu'un connaissait le niveau en physique (ou comme tu le disais, les moyens matériels) que celà requière. En tout cas merci, duduc, pour tes encouragements!

[Ryuujin]

si tu sais utiliser Matlab, ça peut se modéliser par les éléments finis ou différences finies.

[invite20818537]

Bonjour,

Je sais que des TIPE "glaciers" ont deja ete realise. C'est a priori faisable avec ton programme (en allant peut etre un poil plus loin). Je suis moins sure que des modeles aient ete construits avec les moyens du bord. L'avalanche est plus facile pour ce genre de choses. Par contre, tu peux rencontrer des chercheurs dans le domaine, voir leurs manip etc.

un conseil : cerne une problématique **précise**, 10 minutes, c'est court (si le timing n'a pas change).

Je suis sure que tu vas te faire plaisir en tout cas

[invite0ec2ae1d]

En réponse à Ryuujin:
Je ne connais pas cette méthode, mais je vais essayer d'en trouver un exemple. Si je ne me trompe pas, c'est une méthode de résolution discrète. Il existe aussi des méthodes continues, et ma dualité pourrait donc être discret/continu. Au fur et à mesure que j'avance, je sens que la modèlisation informatique s'impose. Et ce sera sûrement par une méthode discrète au moins. Ryuujin, si tu pense à un travail qui a déjà été fait et disponible en ligne peux-tu m'envoyer le lien? Sinon je ferai les recherches moi-même bie entendu.

En réponse à reinette:
J'ai aussi vu que des tipe sur les glaciers dans des listes. Est-ce que toi aussi, tu tiens cette information d'une liste, ou est-ce que tu a déjà vu sous une forme ou une autre, le résultat de ce TIPE, auquel cas tu pourrais me donner plus d'infos?
Pour ce qui est de rencontrer des chercheurs, je suis un peu handicapé par ma situation situtation géographique: j'habite près de Lille, et malheureusement, personne à ma connaissance ne travaille sur les glaciers du mont Kemmel (154m)!
Sinon je suis conscient du fait que je dois cerner une problèmatique précise, et qui de plus doit faire apparaître une dualité. Seulement, comme je le disais plus haut, "je ne m'y connais pas beaucoup", et donc pour l'instant mes recherches partent dans toutes les directions. Je ne sais pas encore si le but de mon TIPE sera de calculer le profil d'un glacier stable, de déterminer les avancées et reculs du front, d'étudier les modalités de l'écoulement selon la forme du lit, ou que sais-je...

Merci à vous deux en tout cas: lire vos réponses en rentrant chez moi en fin de semaine est déjà un plaisir!

[Ryuujin]

http://homepages.vub.ac.be/~fpattyn/2dhomodel.html
http://ethesis.helsinki.fi/julkaisut...1/digitale.pdf

ensuite, je pense que tu as assez de mots clefs pour continuer la recherche seul.

il te faut un cours d'analyse numérique qui traite de la méthode des différences finies si tu veux la mettre en place toi même.
Globalement, ça se fait, mais fais attention, ça prends un temps monstre.

'ai utilisé cette méthode pour modéliser des écoulements de nappe phréatique et des transferts de gazs et solutés dans des sols, et j'y ai passé toute l'année à hauteur du tiers de mon temps de travail, sans avoir finalement des résultats vraiments satisfaisants ; j'ai du compléter avec un programme en éléments finis tout fait.

[melmaths]

Bonjour,
nous sommes étudiants en classe prépa BCPST-véto et nous faisons un TIPE sur les mouvements des glaciers. Nous voulons tout d'abord faire une étude sur le terrain et des expériences sur la glace. Nous rencontrons déjà 2 problèmes : la difficulté de modélisation (comment faire des expériences sur un petit bloc de glace et que cela soit proche de la réalité ?) et de la mécanique des fluides (celle-ci n'est au programme qu'en deuxième année et nous ne trouvons pas de cours à notre niveau).
Je vous remercie d'avance pour vos réponses (quelques pistes ? ?)

[Franzzzzzzzz]

Bonjour,

pour les expériences directement avec la glace, je ne suis pas trop sûr de ce que vous pouvez avoir, parce que la grosse différence c'est que vous avez des échantillons petits et des temps de travail plus courts qu'un glacier (j'imagine). Cela dit, vous pouvez peut être avec une idée de la viscosité par exemple et mettant un poids bien lourd sur un bloc de glace, le tout au frigo (si possible à -1 ou -2, pas à -18), et mesurer ensuite l'aplatissement du bloc au cours du temps. A voir, je ne suis pas sûr que ça soit faisable.
Pour la méca flu, je pense qu'il faut que vous alliez voir un bouquin de 2e année, de PC ou de BCPST. En particulier jetez un coup d'oeil aux écoulement de Poiseuille, c'est ce qui s'applique pour les glacier. La résolution en stationnaire pour le fluide visqueux sur un plan incliné n'est pas très compliquée, je pense qu'en s'y mettant vraiment ça se fait, et je suis sûr qu'en cherchant bien il y a des bouquins qui traitent cet exo. Demandez à votre prof de physique, je suis sûr qu'il saura vous conseiller ou vous expliquer en 2 mots les équations dont vous avez besoin.
Après, un truc qui peut être marrant c'est de mesurer directement la vistesse d'écoulement du glacier sur une image satellite une fois que vous avez l'équation (google earth sur la mer de glace par exemple, avec les bandes de forbes), en déduire la viscosité, et comparer à ce que vous donne votre bloc de glace dans votre frigo.

Bon courage, si vous voulez des précisions sur certains trucs hésitez pas.