Une " boue " est constituée de particules submillimétriques immergées dans un fluide. Nous étudions des boues concentrées (ou " pâtes granulaires "), où la concentration en particules est proche du maximum réalisable. Les particules peuvent être plus denses que le fluide, et sédimenter, ou être équilibrées en densité. Ces deux cas sont examinés, à l'aide d'une boue modèle. Nous étudions les écoulements de ces boues dans une cellule de Couette. Les expériences utilisent des méthodes innovantes, permettant de mesurer les vitesses des grains individuellement et collectivement, et les profils de concentration sous cisaillement. Les expériences apportent des informations nouvelles sur les écoulements, comme l'existence de courants de re-circulation. Les résultats sur les vitesses azimutales et concentrations sont en accord avec la théorie de Morris et Boulay d'équilibre des forces normales, pour un rapport convenable des coefficients viscométriques des forces tangentielle et normales.

Ce travail analyse la course de vitesse des enfants de l'école primaire et élabore, pour la formation des enseignants, un outil d'apprentissage de la lecture de cette course. La première partie a permis d'isoler des niveaux d'habileté en course de vitesse indépendamment de l'âge des enfants. Pour cela 270 enfants entre 2 et 11 ans ont été filmés et leur course analysée grâce au logiciel 3D vision de Gilles Dietrich. Chaque course a été identifiée par des indicateurs (temporels, spatio-temporels et angulaires) et par des mesures prises sur une représentation paramétrique de la trajectoire de la pointe du pied, le point fixe retenu étant l'oreille (la poulaine d'oreille). Un tri hiérarchique a permis de cerner 6, puis 5 niveaux d'habileté en course de vitesse chez les enfants. Chaque niveau a été décrit, les principales caractéristiques isolées par une analyse en composante principale. Une première modélisation des différents niveaux est proposée sous la forme d'une poulaine moyenne. D'une manière empirique, un cd-rom d'apprentissage de la lecture du mouvement a été conçu et testé auprès de stagiaires professeur d'école. Les résultats obtenus ont mis en évidence la difficulté de compréhension de la poulaine d'oreille. Ils ont conduit à une nouvelle modélisation, plus figurative, des niveaux de course par un "viseur". Cette modélisation prend en compte l'inclinaison du tronc, la position de la cheville et la position de la cuisse. Ils sont également à l'origine de transformations dans la conception de l'instrument pour apprendre. Le second cd-rom a été testé auprès d'enseignants stagiaires, il conduit à une meilleure analyse de la course des élèves

Le déclin des performances motrices du sujet âgé est associé à un risque accru de morbimortalitéet représente une problématique majeure pour nos sociétés vieillissantes. Son origine est le plus souvent multifactorielle et nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle des facteurs de risque vasculaire à partir des données longitudinales et transversales de la cohorte dijonnaise de l'étude des 3 Cités. Les performances motrices ont été évaluées à travers la mesure de la vitesse de marche sur 6 mètres chez des sujets âgés de 65 à 85 ans à l'inclusiondans l'étude.Nous avons ainsi observé que l'hypertension artérielle à l'inclusion dans l'étude était associée à une vitesse de marche plus lente et à un déclin de la vitesse de marche plus important au cours du suivi. Parmi les participants ayant eu une IRM cérébrale à l'inclusion, nous avons observé une relation entre la vitesse de marche et les volumes sous-corticaux de substance grise cérébrale, en particulier le volume du noyau caudé. Une vitesse de marche plus lente à l'inclusion était associée à un risque accru de mortalité toutes causes 5 ans plus tard, avec une association plus forte pour la mortalité cardiovasculaire.Ces résultats sont en faveur d'une contribution cérébrovasculaire au déclin des fonctions motrices du sujet âgé, et participent à une meilleure compréhension de ce processus.

Les travaux présentés dans cette thèse concernent la modélisation et l'optimisation d'un ensemble Convertisseur-Machine devant fonctionner à haute vitesse. La première partie établit un état de l'art des méthodologies de conception relatives au dimensionnement optimal de systèmes d'entrainement et analyse les particularités du fonctionnement à haute vitesse. Puis, une modélisation analytique multiphysique des éléments du système est réalisée. Afin de mener une conception globalement optimale, les interactions significatives entre les éléments du système doivent être modélisées. Cela est effectué à l'aide d'une modélisation électrique fine - qui est le cœur de la caractérisation des interactions - mettant en œuvre une approche harmonique originale. Il en découle alors une modélisation des interdépendances entre onduleur et machine au niveau des pertes dans le système et de la qualité du couple. La modélisation est ensuite couplée à un algorithme génétique selon une méthodologie de conception hybride faisant intervenir des modèles analytiques puis par éléments finis. Enfin, cette démarche est appliquée au dimensionnement de deux systèmes d'entrainement dont le moteur est une MSAP à aimantation orthoradiale. Ces deux cas d'application ont été traités avec succès et ont mis en avant l'intérêt d'une approche " Système " dans la conception de systèmes d'entrainement. Par ailleurs nous avons analysé les morphologies des machines en fonction de la vitesse de rotation. Ceci a fait ressortir des capacités intéressantes de ce type de machines - pour la haute vitesse - d'un point de vue magnétique, mécanique, et des pertes au rotor.

Afin d'augmenter leur productivité, certains industriels de la découpe mécanique s'intéressent à un procédé émergeant : le cisaillage grande vitesse. Pour ce procédé, la vitesse du poinçon atteint 10m/s alors que cette vitesse ne dépasse pas 0,1 m/s pour le cisaillage conventionnel. Cependant, même si la qualité des découpes obtenues se rapproche celle du cisaillage fin, l'apparition de phénomènes dynamiques mal compris rend aujourd'hui délicat le déploiement du cisaillage grande vitesse. Dans ce travail de thèse nous proposons d'aller vers une meilleure maîtrise de ce procédé en utilisant aussi bien des moyens expérimentaux que numériques. Ainsi un dispositif expérimental instrumenté a été mis au point afin d'observer finement les phénomènes présents lors de la découpe. Ce dispositif conserve des similitudes avec les moyens industriels et comprend notamment un poinçon dont la section varie et une matrice solidaire d'un tube de Hopkinson pour la mesure des efforts de cisaillage. Cette mesure a comprend un traitement spécifique afin de corriger des effets dynamiques présents dans la matrice. Ce traitement, qui nécessite une calibration du banc, a été validé grâce à une modélisation numérique unidimensionnelle. Des observations du faciès de rupture ont permis de mettre en évidence la présence de bandes de cisaillement adiabatiques, signature d'une augmentation localisée importante de la température. Par ailleurs, une modélisation thermomécanique du comportement de l'acier C40 (loi de Johnson-Cook) a été réalisée et utilisée dans un code de simulation utilisant une approche C-NEM (Constrained Natural Element Method) pour reproduire les cisaillages observés sur le banc. Une étude comparative simulation/expérimentation a ainsi pu être effectuée.

Des modèles numériques de l'être humain sont développés pour améliorer la protection des usagers des transports. Pour être réalistes, ces modèles ont besoin de données sur les propriétés géométriques et mécaniques de chaque composant du corps humain, comme les muscles. Cependant, la connaissance des propriétés musculaires pour différents chargements est encore partielle. Pour compléter ces données, un essai de traction quasistatique in vitro a été réalisé pour évaluer les propriétés mécaniques passives sur muscles humains. Un modèle en éléments finis personnalisé géométriquement a été conçu et les paramètres d'une loi hyper-viscoélastique ont été identifiés par méthode inverse. L'influence du taux de déformation sur la réponse passive du muscle en traction a aussi été étudiée. Des paramètres biomécaniques ont été mesurés et un modèle exponentiel a été proposé pour modéliser la réponse effort-déplacement du muscle. La vitesse a un effet sur l'effort maximal atteint, sur la raideur du muscle en fin de chargement et sur le paramètre de courbure. Comme ces expérimentations ont été réalisées in vitro, les conditions expérimentales sont éloignées des conditions physiologiques. Or cet environnement peut affecter la réponse du muscle. Pour évaluer l'effet des conditions d'expérimentation, un essai de traction sur muscles d'un modèle animal a été conduit pour trois environnements : air libre, solution saline froide et solution saline chauffée. Les propriétés mécaniques du muscle sont sensibles aux changements de milieu, plus particulièrement lorsque le muscle passe de l'air libre à l'immersion. En perspectives de ce travail, les propriétés mécaniques identifiées seront introduites dans un modèle en éléments finis du segment corporel tête-cou. Enfin, le muscle étant une structure fibreuse complexe, une modélisation en éléments discrets a été proposée pour lier propriétés microscopiques et propriétés macroscopiques.

La microfluidique est une technologie récente dont le principal avantage est de pouvoir miniaturiser le phénomène étudié, quelque soit le domaine (énergétique, chimie, biologie...). Cependant les techniques de mesures (vitesses, températures...) au sein des systèmes microfluidiques sont souvent complexes à mettre en oeuvre. C'est pourquoi il est important de mettre en place un nouvel outil de mesure efficace et fournissant des informations à l'échelle de ces microsystèmes. La Thermographie InfraRouge (TIR) est un moyen puissant de mesurer des champs de températures, qui peuvent ensuite être utilisés pour estimer des propriétés thermo-physiques. Le premier objectif de ce travail de thèse est donc de développer un corps de méthodes expérimentales et numériques couplant la TIR et la microfluidique dans le but d'estimer des paramètres fluidiques et thermiques. Une procédure expérimentale originale ainsi que des méthodes inverses à un paramètre ont été développées. Toutes les méthodes développées ont été testées et validées sur des champs de températures simulés numériquement. Les mesures expérimentales ont permis de cartographier et d'estimer quantitativement des paramètres tels que la vitesse, la diffusivité thermique et des sources de chaleur. Le deuxième objectif est de tester les méthodes développées sur des applications microfluidiques concrètes. Ces tests ont aboutis à d'excellents résultats tels que la mesure d'enthalpie de réaction chimique en microréacteurs, ainsi que l'étude de la cristallisation de l'eau en microcanal.

L'objet de ce travail est une étude épistémologique et didactique sur les liens entre mathématiques et physique à propos des concepts de vecteur et de translation d'une part et de grandeurs physiques vectorielles et de mouvement de translation d'autre part, en France et au Sénégal. <br />En nous situant dans le cadre de la théorie de l'anthropologie didactique des savoirs de Chevallard, nous examinons les points suivants :<br />* Etude de l'histoire de ces concepts et de leur enseignement (Analyse écologique)<br />* Analyse des conditions actuelles de leur enseignement à travers une analyse des programmes et de manuels de mathématiques et de physique (Analyse institutionnelle). <br />* Etude des rapports personnels des enseignants des deux disciplines et des élèves aux objets de savoir en jeu et aux liens éventuels entre les deux disciplines.<br />Dans notre conclusion, nous présenterons des perspectives sur une expérimentation d'un cours à deux voix sur les mouvements de translation.

Cette thèse s'inscrit dans la théorie de l'intégration par régularisation de Russo et Vallois. La première partie est consacrée à l'approximation du temps local des semi-martingales continues. On montre que, si $X$ est une diffusion réversible, alors $ \frac{1}{\epsilon}\int_0^t \left( \indi_{\{ y < X_{s+\epsilon}\}} - \indi_{\{ y < X_{s}\}} \right) \left( X_{s+\epsilon}-X_{s} \right)ds$ converge vers $L_t^y(X)$, en probabilité uniformément sur les compacts, quand $\epsilon \to 0$. De ce premier schéma, on tire deux autres schémas d'approximation du temps local, l'un valable pour les semi-martingales continues, l'autre pour le mouvement Brownien standard. Dans le cas du mouvement Brownien, une vitesse de convergence dans $L^2(\Omega)$ et un résultat de convergence presque sûre sont établis. La deuxième partie de la thèse est consacrée à l'intégrale "forward" et à la variation quadratique généralisée, définies par des limites en probabilité de famille d'intégrales. Dans le cas Höldérien, la convergence presque sûre est établie. Enfin, on montre la convergence au second ordre pour une série de processus particuliers.

À l'échelle macroscopique, le transport d'un composant d'un mélange fluide dans un milieu poreux est décrit par des flux advectif, diffusif et dispersif. Ces deux derniers peuvent être formulés en utilisant les tenseurs de diffusion et de dispersion homogénéisés. Nous nous intéressons d'abord au cas monophasique où le milieu est saturé par un liquide incompressible. En utilisant la technique de développement asymptotique à double échelle, le champ de vitesse est d'abord obtenu en résolvant le problème de Stokes à l'échelle microscopique, puis le champ de vitesse est utilisé pour résoudre un problème d'advection-diffusion vectoriel dont la solution permet d'évaluer les tenseurs de diffusion et de dispersion. Nous considérons une approximation par éléments finis des problèmes posés à l'échelle microscopique dont nous effectuons une analyse numérique complète. Dans le cas du problème de Stokes, nous comparons trois types d'éléments finis en fonction de la qualité de la divergence du champ de vitesse discret. A titre d'application, nous calculons les valeurs des tenseurs de diffusion et de dispersion pour des réseaux cubiques et cubiques centrés de sphères et nous étudions l'influence de l'intensité de l'advection et de la morphologie des pores sur les tenseurs. La méthodologie ci-dessus est étendue au cas diphasique où nous considérons le transport de vapeur en équilibre avec des ménisques liquides localisés dans les pores. Nous mettons en évidence l'influence de la concentration de vapeur et de la taille des pores dans l'équilibre liquide-vapeur. Des simulations sur des réseaux cubiques et cubiques centrés de sphères fournissent les coefficients des tenseurs de diffusion et de dispersion. Enfin, un problème de transport macroscopique est résolu afin d'étudier les effets non-linéaires dus au caractère multi-échelles du problème.