Étude hydrodynamique des foules polarisées : expériences et théorie
Auteur / Autrice : | Nicolas Bain |
Direction : | Denis Bartolo |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 16/11/2018 |
Etablissement(s) : | Lyon |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure de Lyon (2010-...) |
Laboratoire : Laboratoire de physique (Lyon ; 1988-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Jean-Louis Barrat |
Examinateurs / Examinatrices : Denis Bartolo, Jean-Louis Barrat, Irene Giardina, Vincent Démery, Anne-Laure Biance, Guy Théraulaz | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Irene Giardina, Vincent Démery |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Modéliser le mouvement des foules humaines est essentiel pour des situations aussi diverses que la prévention de risque dans les lieux publics, la planification d’évènements ou la création d’animations visuelles réalistes. Cependant, la difficulté de mener des expériences quantitatives limite notre compréhension de la dynamique des piétons, et le manque de mesures de référence rend impossible une comparaison poussée des modèles existants. Cette thèse tente d’augmenter notre compréhension des foules humaines par deux approches distinctes. Dans un premier temps, nous avons conduit une étude numérique et théorique pour étudier formation de lignes au sein de flux bidirectionnels d'agents motiles. Nous avons montré qu’une transition de phase critique du second ordre séparait un état mélangé d’un état constitué de lignes géantes le long desquelles se déplacent les agents visants une même direction. Cette séparation est caractéristique des systèmes actifs. Une approche hydrodynamique nous a ensuite permis de prouver que les phases mélangées sont aussi algébriquement corrélées dans la direction longitudinale. Nous avons expliqué et montré que ces fortes corrélations sont génériques de tous systèmes de flux bidirectionnels, qu’ils soient constitués de particules forcées ou de particules actives. Dans un second temps, nous avons mené une campagne expérimentale de grande envergure afin d’établir une expérience de référence des foules humaines. Nous avons pour cela choisi un système modèle, la zone d’attente de marathons. Dans ces foules de dizaines de milliers d’individus, nous avons quantitativement établi que les fluctuations de vitesse se propagent sur de grandes échelles, alors que les variations d’orientation s’évanouissent en quelques secondes. Grâce à ces mesures, nous avons construit une théorie prédictive hydrodynamique des foules polarisées.