Milieux granulaires
(4)

Pour en terminer avec la Statique des matériaux granulaires, on va voir quelques exemples et démonstrations.

Bâton plantéL'expérience est très parlante. Prenez un baton rugueux.

1. Plantez-le dans du sable (ou sucre) contenu dans un récipient en plastique.

2. Rajoutez un peu de sable et frappez plusieurs fois la paroi.

3. Répéter les 2 opérations à plusieurs reprises

4. Ensuite, essayez de retirer le baton (gentiement)

Le récipient se soulève tout entier!

Ah ah ! Pour le retirer il suffira de frapper sêchement de nouveau sur le récipient.

Vous devez comprendre maintenant ce qui s'est passé : des contraintes dues aux poids de chaque grain se propagent entre les grains et finissent sur la circonférence du baton. Par analogie, on les appellent des effets de voûte. C'est en effet de nombreuses mini-voûtes de grains d'un bord à l'autre qui permettent de soulever le récipient avec le bâton (c'est le même principe qui fait tenir nos toits de cathédrales ou le plafond du CNIT à la Défense). Ces voûtes font en sorte que certains grains sont "peinards".
En effet, les autres grains jouent les Atlas (le dieu pas le bouquin de géographie ).

Cela ne vous étonnera plus maintenant si la farine refuse de descendre du pot où elle est stockée malgré la gravitation et vos efforts pour secouer le récipient.

On parle alors d'hyperélasticité. N'hésitez pas à regarder le document suivant (pop-up, liens externe) pour observer concrètement les répartitions de forces.

Le saviez-vous (1) ? : L'expérience illustrée sur la vidéo n'a pas marché lorsque le récipient était trop lisse (j'ai utilisé le côté grattant d'une Spongex sur le plastique avant de verser le sucre, c'est mon épouse qui va être contente...) ou que le baton était trop lisse (ici, le manche est recouvert de caoutchouc). Je n'ai pas le coup de main ; il faut le préciser…

Le saviez-vous (2) ? : Pour montrer la répartition des forces, les chercheurs empilent aussi des pailles et regardent de profil comment elles se compressent.

Le saviez-vous (3) ? : Cet effet est parfois employé pour des tours de magies avec des baguettes chinoises plantées dans un flacon de riz.

BallastsOn a vu la propriété particulière des milieux granulaires à répartir les forces.

Les forces changent de direction. Cela a été mis à profit par les ingénieurs ferroviaires dès le départ historiquement.

C'est en partie pour cette raison (et aussi en raison de la protection contre les effets de la la pluie) que les rails des trains sont plaçés sur des blocs de caillous appelés "ballast".

De cette manière en effet, le poids du train est réparti sur une grande surface.

Cela limite l'enfoncement progressif et l'érosion du terrain même si ce ballast requière un entretien régulier…

haut

Tas d'orangesLa répartition de la pression dans un tas n'est pas ce que l'on croit.

En effet, on penserait intuitivement que si on bâti un tas d'oranges -- par exemple en pavage CFC --que les oranges du bas finirait écraser par le poids de celles au dessus.

Une expérience en 1981 a en fait constaté que la pression dans un tas se répartit plutôt curieusement.

En effet cette pression se répartit comme une couronne à une certaine distance de la hauteur*.

*Note : par hauteur, on entend le terme qui caractérise les triangles et pyramides.

haut

Effet BranlyLe physicien Edouard Branly a fait une curieuse découverte (sérendipité ?).

L'effet Branly a longtemps étonné les physiciens depuis la découverte datant de 1890. Ce physicien a effet été surpris de constater qu'une poudre métallique initialement non conductrice devenait conductrice lorsqu'on allumait une source radio (initialement une étincelle) dans le laboratoire (ou que l'on appliquait une tension DC suffisante), même à 20m de distance! La résistance électrique initialement importante devenait subitement très faible !

Cependant, donnez 1 pitchenette sur l'ensemble et il redevient non conducteur.
A l'époque, ce fut d'ailleurs le seul moyen de détecter ces ondes electromagnétiques (on a fait du chemin depuis) et d'autres scientifiques (Tesla, Marconi et Popov) s'en servirent astucieusement pour créer le premier télégraphe : la TSF était née.

D'après des récentes études, il semblerait que cela soit dû à la création de microsoudures spontanées entre grains (au départ isolé par une couche d'oxyde) suite un échauffement par effet Joule dû à l'apparition d'un courant électrique lui-même engendré par la création première d'ondes électromagnétiques.

Le saviez-vous (1) ? : L'effet Branly a aussi fait des victimes. Des soldats sont en effet morts lors d'un incendie d'un missile nucléaire Pershing en 1985. Un éclair tombé à proximité a —de cette manière— déclenché l'inflammation du combustible pulvérulent à base d'aluminium

Le saviez-vous (2) ? : L'effet Branly est à l'origine du premier jouet radiocommandé (japonais), breveté et sorti sur le marché dans les 50^ies. Il s'agit du Radicon Bus : à l'intérieur, un tube de limaille de fer et un petit marteau (pour la "pitchenette")

Vous voulez en savoir davantage ? : allez à la » » » » page suivante