Le tas de sable (étude expérimentale)

Résumé du document

Les graviers, les grains, les cailloux, les sables, les billes, les boules et les poudres font partie d'une grande famille, celle des matériaux granulaires. Si vaste que soit l'ensemble des milieux granulaires, il regroupe des matériaux aux propriétés physiques et mécaniques remarquablement semblables. C'est particulièrement vrai pour les granulaires dits secs, c'est-à-dire tels que les interactions entre le grain et le milieu qui les entoure sont négligeables. Si on mélange du sable avec de l'eau par exemple, on a toujours un milieu granulaire, mais il n'est évidemment pas sec, ce qui change beaucoup ses caractéristiques. Tout le monde a déjà ainsi remarqué que pour faire un château de sable, il faut qu'il soit mouillé pour que la structure tienne ! (...)

Extraits

[...] On le voit assez bien avec la base elliptique, en obtenant par exemple un angle de sur la crête formée par le tas et un angle de en mesurant l'angle en regardant le tas de profil. Nous n'observons pas de moyennes proches, et ces résultats ne sont pas très concrets, puisque nous n'avons pas eu la possibilité d'adapter l'échelle de la base au grain. Si ça avait été le cas, nous aurions sûrement obtenu des résultats assez similaires à ceux du sable. LA FARINE: Enfin, étudions le cas de la farine, qui est assez intéressante, bien que nos résultats ne soient pas très concrets. [...]

[...] Cependant ceci est vrai seulement pour le sucre sec, en effet, lors des expériences utilisant un écoulement en un seul point on a constaté un réel écart du résultat, en obtenant des angles de ou encore 39, Ceci est dût au fait que le sucre a une forte capacité à absorber l'humidité ambiante et a former des amas de sucre. De cette manière, l'écoulement ne s'effectue plus de la même manière qu'avec du sucre en grains individuels, et le résultat est faussé. Cela ne peut se réaliser avec un écoulement en pluie, puisque pour passer a travers les mailles du tamis, les amas de sucre doivent d'abord se casser. LE GRAVIER Avec le gravier, on obtient un angle moyen de avec une incertitude relative de 3,8%. [...]

[...] Gravier: Pour le gravier, on a de grosses variations entre les angles. Or il est censé avoir les mêmes propriétés que le sable; mais étant donné l'échelle (de la base) que nous avons utilisée, nous n'avons pas pu obtenir des résultats expérimentaux permettant de le vérifier. Il aurait fallu proportionnaliser la taille de la base à celle du matériau. C'est pour cela que l'angle moyen n'est pas parlant. NB: l'angle de repos est fonction des propriétés des matériaux utilisés: un angle élevé traduit une forte friction due à un contact rugueux entre les grains. [...]

[...] Quel est l'angle que forme un tas de sable avec la plaque? Pascale Lefebure Licence 1 Biologie Introduction: Les graviers, les grains, les cailloux, les sables, les billes, les boules et les poudres font partie d'une grande famille, celle des matériaux granulaires. Si vaste que soit l'ensemble des milieux granulaires, il regroupe des matériaux aux propriétés physiques et mécaniques remarquablement semblables. C'est particulièrement vrai pour les granulaires dits secs, c'est-à-dire tels que les interactions entre le grain et le milieu qui les entoure sont négligeables. [...]

[...] On voit ainsi que la farine est un cas particulier. Revenons sur le sable: Quand on construit un tas de sable en l'alimentant en son sommet avec un débit régulier (c'est ce qui se passe au niveau de la chambre inférieur d'un sablier), on obtient un cône dont l'angle au sommet reste constant au cours du temps, α r. Il dépend de plusieurs facteurs, tels que la géométrie des grains et leur arrangement (définissant l'état de surface: la surface d'un tas n'est pas lisse elle présente des irrégularités, des cavités plus ou moins étendues), le type d'empilement les conditions aux limites, etc. [...]