À propos du cours
Ce cours d'hydrodynamique fait partie d'une série de cours de physique qui vous donnera les bases nécessaires pour aborder l'astrophysique.
L'hydrodynamique explique les mouvements des fluides sous l'influence de forces comme la pression ou la gravité. Lorsque les mouvements se font en présence de champ magnétique, dans un gaz ionisé appelé plasma et comportant des courants électriques, on parle de "magnéto-hydrodynamique" ou MHD.
Dans la première partie du MOOC, nous étudierons les mouvements des fluides puis l'effet des forces à partir de l'équation d'Euler. Nous traiterons les écoulements incompressibles avec la loi de Bernoulli. Nous rappellerons quelques notions de thermodynamique nous permettant d'introduire les bilans énergétiques.
Dans la seconde partie, nous examinerons l'influence du champ magnétique (présent dans les étoiles ou les machines de laboratoire telles les tokamaks) et aborderons la notion de reconnexion magnétique. Nous terminerons par la propagation des ondes acoustiques ou magnétiques dans un fluide, sans oublier les chocs hydrodynamiques.
De nombreux exemples d'hydrodynamique seront tirés de la vie courante ou du soleil qui constitue un formidable laboratoire de MHD.
Nous proposons pour ceux ne connaissant pas des notions d'analyse vectorielle comme les opérateurs (divergence, rotationnel, ...) ou les théorèmes de Stokes et d'Ostrogradski, un pré-MOOC de deux semaines avec les notions d'analyse vectorielle indispensables à la compréhension de ce cours.
Le cours se déroule pendant six semaines avec la mise à disposition de nouveaux contenus chaque semaine ; auxquelles s'ajoutent deux semaines de "pré-MOOC" pour l'analyse vectorielle, pour ceux qui le désirent (à partir du 25 avril). À la fin du cours, vous aurez deux semaines supplémentaires pour (terminer de) réaliser la totalité des exercices et obtenir l'attestation de suivi avec succès. L'équipe pédagogique vous accompagnera sur la totalité des 10 semaines.
Collection "Comprendre et Structurer l'Univers"
Ce cours de physique, de niveau L2/L3, est le deuxième d'une série de cours dédiés à la Physique permettant d'acquérir les bases nécessaires pour comprendre plus en profondeur l'astrophysique. Cette série vient appuyer la collection de MOOCs thématiques "Comprendre et Structurer l'Univers" à venir, proposée par l'Observatoire de Paris et PSL.
Cette collection est réalisée par G. Bessou et T. Boulogne de la cellule TICE de l'Observatoire de Paris et est coordonnée par C. Balkowski et M. Puech, astronomes à l'Observatoire de Paris.
Public
Ce cours s’adresse à tous ceux qui veulent maîtriser les bases de physique nécessaires pour comprendre les mécanismes qui sont à l’oeuvre dans l’Univers.
Étudiants, enseignants, amateurs d‘astronomie, vous êtes tous les bienvenus.
Prérequis
Ce cours est d’un niveau L2 scientifique (L3 pour la partie MHD).
En particulier, il est recommandé d'avoir
- en mathématiques : des notions de géométrie (repère cartésien, vecteur, norme) de trigonométrie et d'analyse (fonctions à plusieurs variables, intégration, équations différentielles) et d'analyse vectorielle (voir pré-MOOC),
- en physique : des notions de cinématique (vitesse et accélération), de dynamique (force, travail, puissance), d'électricité (courant, intensité) et champs magnétiques.
Enseignants
Jean-Marie Malherbe
Astronome, Observatoire de Paris, LESIA
Spécialiste de physique du Soleil, il travaille avec le plus puissant télescope spatial dédié à l'observation du soleil, le satellite JAXA/NASA HINODE (SOLAR B) lancé en 2006. Son thème de recherche principal porte sur les mécanismes convectifs qui donnent naissance aux différentes échelles de surface. Il enseigne la physique en CPES 2 à Paris Sciences et Lettres ainsi que la physique solaire/techniques d'observation au DU ECU et au Master M1 de l'Observatoire.
Marion Grould
ATER, Observatoire de Paris, LESIA
Attachée temporaire d'enseignement et de recherche, elle travaille avec
l'instrument GRAVITY installé depuis peu au Very Large Telescope au Chili dont
l'objectif principale est d'observer les étoiles en orbites proches du centre
de notre galaxie, la Voie Lactée. Elle travaille sur la simulation d'observations
de cet instrument en vue de déterminer si celui-ci sera en mesure de mettre
en évidence des effets relativistes et de tester cette théorie de la gravitation.
Elle enseigne la physique solaire au Master M1 de l'Observatoire de Paris.
Cellule TICE
Gilles Bessou
Vidéaste, infographiste
Thomas Boulogne
Ingénieur pédagogique, chef de projet
Nawelle Megri
Gestionnaire administrative
