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Séminaires MSC
"Matière et Systèmes Complexes"

                      
Lundi 30 janvier 2006 à 11h30
Tour 33, couloir 33-43, 2ème étage, salle de réunion

Jean-Christophe Géminard

(ENS-Lyon)

Signal acoustique associé à l’éclatement d’une bulle à la surface d’un fluide non-newtonien : application à la volcanologie

Nous avions étudié expérimentalement la dynamique de passage d’air à débit constant au travers d’un fluide complexe et mis en évidence une alternance spontanée entre deux régimes d’émission du gaz : « trains de bulles » ou « jet ». Placé dans le contexte géophysique, ces observations rappelaient l’existence de deux régimes d’émission des gaz à la surface libre de certains lacs de lave (Stromboli, par exemple). On y observe, à des instants distincts, des fontaines de lave ou l’éclatement de gigantesques bulles. L’origine physique de ces changements de régime n’a pas encore été clairement identifiée.
Sur le terrain, les volcanologues observent le phénomène au moyen de caméras et enregistrent simultanément les mouvements du sol (sismique) et le son émis par le volcan. Ils ont ainsi mis en évidence l’existence, dans le signal acoustique associé à l’éclatement d’une bulle unique, de deux fréquences caractéristiques dont les origines physiques respectives sont encore sujet de débat.
Dans ce contexte, nous avons entrepris une étude du signal acoustique associé à l’éclatement d’une bulle d’air à la surface d’un fluide non-newtonien. Les expériences réalisées dans des gels ont pour but de prendre en compte les effets éventuels de la rhéologie complexe de la lave qui, en surface, s’apparente à une mousse. Nous avons observé, dans notre système modèle, deux fréquences caractéristiques dont nous avons identifié les origines physiques. Par ailleurs, nous avons montré que la mesure de l’énergie contenue dans le signal acoustique nous informe peu sur l’énergie totale libérée lors de l’éclatement de la bulle.
Afin de renforcer nos conclusions sur ce dernier point, nous avons réalisé une étude complémentaire du signal acoustique associée à la rupture d’un film mince qui ferme initialement une cavité en surpression. Nos résultats montre clairement que seule une fraction de l’énergie totale libérée lors de l’éclatement du film est transférée au signal acoustique. Malheureusement, cette fraction dépend fortement du temps caractéristique de rupture du film,  quantité difficilement accessible à l’observation.