Experimental study of the bouncing trajectory of a particle along a rotating wall

Nous présentons un dispositif epérimental qui permet l'étude de la trajectoire d'une particule sphérique solide qui rebondit à haute vitesse le long d'une paroi en rotation. En utilisant différents traitements de surface pour le revêtement de la paroi, nous pouvons explorer l'espace des phases pour les paramètres mécaniques du problème (coefficient de restitution normale et coefficient de frottement dynamique). Un analyse statistique précise de la trajectoire (vitesses angulaires et radiales) a été conduite basée sur une procédure d'analyse d'image. Les pexpériences mettent en évidence un régime de saut répété suivi d'un régime de contact permanent de la particule le long de la paroi et une transition d'un régime de roulement et glissement vers un régime de roulement sans glissement, controlé par la friction particule/paroi. Un modèle simple utilisant seulement deux paramètres mécaniques comme cela a été proposé récemment [A.Le Quiniou et F.Rioual, Europhys.lett.,82, 34001 (2008)] est suffisant pour reproduire quantitativement toutes les caractéristiques de la trajectoire. Le coefficient de frottement doit ètre déterminé indépendamment en utilisant un protocole mécanique d'impact d'une particule unique sur une paroi fixe selon Foester et al ["Measurements of the collision properties of small spheres", Phys. Fluids 6, 1108 (1994)]- En particulier, une conséquence de cette étude est que le spin initial de la particule apparait ne pas avoir d'effet sur les caractéristiques de l'impact tant que les vitesses relatives au contact sont prises en compte. / We intend to present a new experimental setup that allows the study of the trajectory of a solid spherical particle bouncing at a high velocity along a rotating plate. Using different surface treatments for the plate, we can explore the phase space for the mechanical parameters of the problem (normal restitution coefficient en and dynamic friction coefficient µ). An accurate statistical analysis of the trajectory (radial and angular velocities) has been conducted based on an image analysis procedure. Experiments show a regime of successive bounces, followed by a regime of permanent contact of the particle along the vane and a transition from a rolling with a sliding regime to a rolling without sliding regime triggered by the friction particle/wall. A simple model using two mechanical parameters (normal coefficient of restitution en and friction coefficient µ), as proposed recently [A. Le Quiniou and F. Rioual, Flow of a particle along a rotating wall, Europhys. Lett. 82, 34001 (2008)], is sufficient to reproduce quantitatively all the features of the trajectory. The friction coefficient has to be determined independently using a mechanical protocol of impact of a single particle on a fixed wallfollowing Foerster et al. [Measurements of the collision properties of small spheres, Phys. Fluids 6, 1108 (1994)]in particular, an outcome of this study is that the initial spin of the particle appears to have no effect on the features of the impact as long as the relative velocities at the contact are considered

Améliorer les performances et le bien être des truies gravides par la mobilisation de nouvelles technologies pour une alimentation de précision et la détection de signaux comportementaux.

Since the new welfare regulation, farmers have to breed pregnant sows penned in the group. Thus, breeders observed more heterogeneity in the backfat thickness of sows when they are entering the farrowing units, implying more losses of piglets. It is also more difficult to observe lameness issues in large groups of sows. The objectives of this project are (i) to develop an activity sensor to feed each sow according to the energy it spends and (ii) to create an early detection system for lameness problems. The first step of this project was to develop a sensor able to record the individual activity level of sows penned in a group. As a result, Acti’Sow has been created. It is an ear tag accelerometer offering to know the daily time spent lying, standing and walking by a sow with a global accuracy close to 85 %. This project offers a better knowledge about sow behavior thanks to automatic feeders, connected drinkers, weighing scale and activity sensors. On average, the daily water consumption is 8.2 l/day/sow, but this result hides a huge variability close to 50 % when comparing a sow to another and 38 % for the same sow from a day to the next one. About their activity, an average sow spends 67 % of its time lying down, a bit more than 28 % standing up without moving and less than 5% walking. According to that, between the laziest one and the more active one, energy expenditure represent more than 500 g offeed. It means, with the same fixed objective of backfat thickness with these two sows, a farmer will need to give 500 g more feed/day for the very active sow. Early warning system for lameness issues was the other main result of this study. Through the use of watering and feeding behavior (number of visits per day, time of each visit, quantity of water/feed consumed, access rank to the feeder), individual weight and activity level, we built a first model able to individually predict lameness issue 24 hours before the farmer can observe it. The accuracy is close to 77 %. It means, that a cell phone app can alert farmers when a sow needs to be checked.Depuis la mise en groupe des truies gestantes, les éleveurs observent plus d’hétérogénéité de l’état corporel des truies lors de leur entrée en maternité impliquant plus de pertes de porcelets. Il est également plus difficile d’observer les problèmes d’aplombs dans des grands groupes de truies. La première étape de ce projet avait pour objectif le développement d’un capteur capable d’enregistrer le niveau d’activité individuel des truies logées en groupe conformément à la réglementation bien-être. Cette étude a donc permis la mise au point de l’Acti’Sow. Il s’agit d’un accéléromètre autonome, positionné à l’oreille des truies, qui permet de connaître le temps quotidien passé par les truies à rester couchée, debout ou encore à marcher. Par ailleurs, cette étude offre également une meilleure connaissance du comportement des truies grâce aux nourrisseurs et aux abreuvoirs connectés, à la station de pesée identifiée et aux capteurs d’activité. En moyenne, la consommation d'eau quotidienne d’une truie est de 8,2 l / jour mais ce résultat cache une variabilité conséquente de près de 50% lorsque l'on compare une truie par rapport à une autre et de 38% pour la même truie d'un jour à l'autre. À propos de leur activité, une truie « normale » passe 67% de son temps en position couchée, un peu plus de 28% en position debout sans bouger et moins de 5% en marche. Sachant cela, entre la plus fainéante et la plus active, la dépense énergétique liée à cette activité représente plus de 500 g d’aliment. Le système d'alerte précoce des problèmes de boiterie est l'autre principal objectif de cette étude. En utilisant les comportements alimentaire et hydrique (nombre de visites par jour, heure de chaque visite, quantité d’eau / d’aliments consommée, rang d’accès au nourrisseur / abreuvoirs), le poids individuel et le niveau d’activité, nous avons construit un premier modèle capable de prédire individuellement les boiteries 24 heures avant que l’agriculteur puisse l’observer. La précision est proche de 77