Doctorant expérimental en Mécanique des Fluides et Physique du Sport (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Le projet de thèse vise à comprendre les mécanismes de friction sur la glace et sur la neige et à répondre à des questions de terrain des sportifs des fédérations de sports d'hiver en combinant développement de capteurs embarqués, campagnes de mesures sur le terrain, expérimentations contrôlées en laboratoire, et modélisation théorique sur la physique des interfaces froides.

La glisse sur la neige et la glace constitue un enjeu central pour de nombreuses disciplines sportives d’hiver (ski de fond, ski alpin, snowboard, patinage artistique, patinage de vitesse, hockey, curling…), où le choix du matériel et des éventuels produits de fartage se traduit par des différences significatives de performance liées aux variations de friction. Dans la perspective des JOP d’hiver de 2030 et dans un contexte marqué par l’interdiction des produits fluorés, nocifs pour l’environnement, l’enjeu d’une compréhension scientifique robuste est devenu stratégique pour développer des solutions alternatives efficaces et écologiques. Au-delà du seul champ sportif, la compréhension du phénomène de glisse sur neige et glace concerne de nombreuses applications civiles et militaires : mobilité en environnement polaire, déplacements de véhicules ou d’équipements sur surfaces enneigées ou verglacées, ou encore sécurité des infrastructures. La mécanique du contact et du frottement sur matériau granulaire froid déformable et qui peut fondre constitue un problème fondamental de physique des milieux complexes, à l’interface entre mécanique des fluides, mécanique des solides, tribologie et thermodynamique hors-équilibre. Malgré son importance, les mécanismes physiques sous-jacents à la glisse restent encore imparfaitement compris. Pour la neige, la difficulté provient de la nature hétérogène, poreuse et évolutive du matériau. Mais même pour la glace, l’origine microscopique de la glisse demeure débattue, en particulier le rôle et la nature exacts de la couche d’eau qui se forme sous l’effet du frottement, tout comme l’angle de mouillage de l’eau sur la glace.
Ce projet vise à lever ces verrous en adoptant une approche expérimentale, et étroitement articulée à la modélisation théorique, associant :
- l’instrumentation du matériel sportif et mesures en conditions réelles
Nous développerons des skis et patins instrumentés intégrant différents capteurs (thermocouples, jauges de contrainte, accéléromètres, cellules de charge) afin de mesurer les forces, la température et la dynamique locale directement à l’interface glissante.
- des mesures de terrain contrôlées, permettant de s’affranchir de la variabilité humaine, pour calibrer les dispositifs embarqués, et apporter une quantification fiable de l’efficacité des matériels sportifs utilisés. Les protocoles envisagés comprennent des tests de friction (essais de décélération et de traction avec des dispositifs portables), couplés à une caractérisation environnementale complète (température de l’air et du sol, humidité, type et état de la neige) sur pistes et patinoires naturelles.
- des expérimentations en laboratoire, où les paramètres physiques de la neige ou de la glace, et des matériaux pourront être isolés et étudiés de manière systématique. Ces travaux s’appuieront sur des dispositifs de fabrication contrôlée de neige et de glace en chambres froides, capables de reproduire des conditions variables de température et d’humidité ; des tribomètres (linéaire et rotatif), permettant d’étudier de manière paramétrique l’influence des variables physiques sur la friction; des méthodes expérimentales de caractérisation de la neige (porosité, élasticité, morphologie des cristaux, température, humidité) et du matériel utilisé (conduction thermique, rugosité, propriétés de mouillage).
- l’approche théorique sera utilisée pour compléter l’approche expérimentale. Elle permettra entre autres de remonter à la mesure de friction à partir des mesures de terrain en conditions réelles et d’un modèle de la dynamique du skieur/patineur, de relier les mesures in situ aux expériences fondamentales, en extrapolant les conditions expérimentales.
Cette approche intégrée vise à quantifier rigoureusement les mécanismes de friction sur neige et glace, et à nourrir une compréhension unifiée du phénomène de glisse. À terme, le projet ambitionne de structurer un socle de connaissances fondamentales susceptible d’irriguer à la fois la performance sportive, l’innovation technologique et les applications stratégiques en environnements froids.

Le profil recherché est expérimental (bricoler, concevoir et améliorer des dispositifs expérimentaux), autonome, curieux, créatif et possède une bonne capacité à résoudre des problèmes techniques et à analyser des données. Une formation en mécanique des fluides est fortement souhaitée.

Votre Environnement de Travail

La thèse se déroulera au LadHyX, sur le campus de l'école polytechnique. Les expériences seront menées dans les salles expérimentales ou la chambre froide du laboratoire et des missions seront organisées sur le terrain. Le travail se fera sous la direction de Caroline Cohen, Christophe Josserand chercheurs au LadHyX et de Romain Labbé, CEO de l'entreprise Phyling. L'environnement de travail du laboratoire permettra au doctorant d'interagir avec des doctorants en mécanique des fluides et en physique du sport, et des collaborations avec les fédérations de sports d'hiver permettront de discuter avec des sportifs et entraîneurs spécialistes de leurs disciplines.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

Le CNRS

Les métiers de la recherche