Comment faire un sable mouvant ? | ZdS#21

Bonjour curieuses et curieux ! et voilà, c'est la fin de l'été...

j'espère que vous avez pu faire des châteaux de sable

et vous balader tranquillement le long de la plage sur le sable humide mais avez vous pensé à regarder ce qu'il se passait sous vos pieds ?

Le sable c'est ce qu'on appelle un milieu granulaire

c'est à dire qu'il est constitué d'un grand nombre de grains solides,

secs ou baignant dans un liquide.

et ce type de milieu, comme les dunes de sable

ou les poudres compactées des cachets d'aspirine,

a des propriétés très étonnantes et très étudiées

car il peut réagir tantôt comme un solide, comme un liquide ou un gaz. Des chercheurs de Marseille ont ainsi voulu mieux comprendre

le comportement de ces milieux face à un choc.

Voici le type de résultats qu'ils ont obtenu :

si si c'est bien le même milieu !

une cuve remplie d'eau avec des petits grains dans laquelle on envoie... une bille.

Alors... à votre avis d'où vient la différence ?

Un indice ... ça.

Bon, je vous explique.

Pour préparer cette expérience, les chercheurs disposent dans une cuve

de petites sphères de verre de moins d'un millimètre = les grains.

Puis ils remplissent d'eau pour mettre les grains en suspension,

et ensuite ils évacuent l'eau superflue.

Voilà comment on obtient l'image de gauche.

Mais dans l'image de droite, les chercheurs ont frappé la cuve

pour tasser les grains du milieu.

Non il ne frappent pas comme moi je plante des clous dans mes meubles ikea...

Chaque coup est bien étalonné, de manière à connaître exactement

le degré de tassement du milieu.

Et on appelle ça le "taux de compaction".

Donc la différence entre ces deux expériences

c'est que à gauche on a un milieu meuble

(et je ne parle pas d'ikea)

et à droite on a un milieu compact.

Et le plus étonnant c'est qu'il y a seulement

4 % de différence de compaction entre ces deux expériences. Maintenant que se passe-t-il pour que l'on observe un comportement

si différent entre les deux images ?

Lors de l'impact, le milieu va se déformer sous la pression de l'objet qui arrive ça implique de faire bouger le liquide qui est présent entre les grains

Dans le milieu, à l'arrivée de l'objet, les grains vont se réorganiser, se tasser...

et éjecter le liquide vers l'extérieur, ce qui repousse les grains.

Le milieu se comporte alors comme un liquide.

A l'inverse quand le milieu est très tassé,

l'impact de l'objet va déformer l'empilement des grains.

Ils s'écartent les uns des autres, ce qui provoque une aspiration de l'eau. Sous l'objet, cette aspiration plaque les grains entre eux et rigidifie le milieu.

Et dans ce cas le milieu répond alors aux chocs comme un solide En fait c'est comme quand on marche sur le sable :

ça devient dur sous la plante des pieds

et ça fait des bourrelets sur les côtés.

Ainsi ce qui va déterminer le comportement d'un milieu granulaire face à un choc,

c'est la préparation initiale de l'empilement de ces grains

meuble = réaction liquide tassé = réaction solide Mais pour un même empilement plus le

liquide a du mal à circuler entre les grains plus la rigidité du milieu est

grande et c'est ce que les chercheurs ont tenté de montrer avec une deuxième

série d'expériences d'abord en tassant le milieu autant que

précédemment mais en utilisant des grains de plus grand diamètre et là il

observe que le milieu est moins rigide car il ya plus d espace entre les grains

pour que le liquide circulent puis avec les mêmes grain passé mais en

remplaçant l'eau par un liquide plus visqueux et là le milieu est plus solide

car cette fois le liquide a plus de mal à se déplacer

donc en changeant seulement la préparation du système grain plus

liquides les chercheurs ont montré qu'ils

pouvaient retrouver l'ensemble des comportements des milieux granulaires et

en plus expliqué certains risques naturels la formation de cratères la

liquéfaction des sols ces travaux pourraient aider au

développement de nouveaux types de matériaux pour les gilet pare-balles par

exemple voilà donc vous pourrez vous la péter désormais à l'apéro en expliquant

pourquoi les cacahuètes peuvent se comporter comme un solide ou comme un

liquide donc ne minimisons pas l'intérêt de cette recherche car ce résultat c'est

du solide

si vous aussi vous aimez les cacahuètes abonnez vous