Les barchanes sont des dunes en forme de croissant qui se forment sous des vents unidirectionnels (en moyenne). Ces structures ont fait l'objet ces dernières années de nombreuses études, directement sur le terrain et également numériquement au laboratoire. Néanmoins, ces objets ont une extension spatiale minimale de l'ordre de 10 m, et de ce fait aucune expérience en laboratoire n'avait réussi à reproduire des barchanes à petite échelle. Nous présentons, ici, une méthode simple et fonctionnelle, permettant d'outrepasser cette limitation. Cette méthode consiste à étudier directement les barchanes sous l'eau plutôt que dans l'air. Celles-ci se comportent en effet qualitativement et quantitativement comme leurs soeurs éoliennes, mais à l'échelle 1/1000ème. Alliée à une modélisation numérique qui permet de comprendre l'origine de la forme en croissant comme le résultat de la déflexion latérale des grains roulant sur son dos, cette expérience montre alors tout son potentiel en se penchant sur des problématiques jusqu'alors impossible à étudier. Nous étudions ainsi expérimentalement et numériquement la nucléation des barchanes, les interactions entre barchanes voisines dans ce que l'on appelle les corridors de dunes et même les collisions de deux barchanes et les retournements de vent. Finalement, nous discutons de la stabilité de ces objets, à court terme et à long terme, ce qui nous permet de montrer la grande sensibilité des morphologies et des dynamiques des barchanes par rapport aux propriétés du flux de sable. En marge de cette étude, nous présentons une étude expérimentale d'un phénomène acoustique envoûtant : le chant des dunes.

The study of tactile illusions like visual illusions can reveal the brain's processing strategies. A famous tactile illusion is the cutaneous rabbit illusion. Fundamental to this illusion is the perceptual length contraction phenomenon: two taps that occur in rapid succession on the forearm are perceived as occurring closer together than they were physically placed. Our lab previously proposed a Bayesian probabilistic model that views perception as a compromise between expectation (prior experience) and sensation (likelihood of sensorineural data given hypothesized tap locations). The model proposes a low-speed prior, an expectation based on experience that objects tend to be stationary or to move slowly on the skin. When the sensation of space is unclear (e.g., taps are weak), the model predicts that expectation will strongly influence perception. Consistent with this prediction, our lab previously showed that the use of weaker taps causes more pronounced perceptual length contraction. Here we report psychophysical tests on 64 participants, which confirmed this finding. Our study also used stimulus sequences consisting of a weak and a strong tap, for which the Bayesian model predicts an asymmetric perceptual length contraction, such that the weaker tap location will be perceived to shift more than the stronger tap. The experimental results confirmed this prediction, providing further support for our Bayesian probabilistic model as an explanation for perceptual length contraction. However, our results revealed a discrepancy in the data at the smaller SOAs, which showed less length contraction than predicted. We hypothesized that participants might overestimate the smaller SOAs, an effect our lab defines as time dilation. Accordingly, in a second study we investigated the effects of varying SOA and lengths on perceived SOA. The model predicts more pronounced time dilation at smaller SOAs and larger lengths. The psychophysical data from 37 participants confirmed the trends predicted by the model. / Thesis / Master of Science (MSc)

Le transport solide par charriage dans les cours d'eau est un problème de longue date dans l'étude des écoulement biphasiques. Les processus physiques impliqués sont en effet mal compris et complexes. Nous présentons une étude expérimentale du mouvement de billes de verre sphériques grossières. Elles étaient entraînées dans un mouvement quasi-bidimensionnel par un écoulement d'eau turbulent peu profond dans un canal à forte pente sur un lit mobile. Nous avons étudié le cas de l'équilibre du transport solide, c'est-à-dire qu'il n'y avait ni érosion ni dépôt de particules sur des intervalles de temps suffisamment longs. Les écoulements ont été filmés par le côté avec une caméra rapide. L'utilisation d'un logiciel de traitement d'images a permis de déterminer les caractéristiques des écoulements comme les trajectoires des particules, leur état de mouvement (arrêt, roulement ou saltation) et la hauteur d'eau. Le premier résultat frappant de nos expériences est que, sur des périodes de temps courtes, le transport par charriage apparaît comme un processus très intermittent. Les grandes fluctuations du débit solide résultent essentiellement de l'arrangement dans le lit mobile de particules. Alors que, pour des pentes modérées, les particules sont principalement transportées en saltation, le régime de roulement est prédominant pour des pentes fortes.