Gouttes de sable

Prenez une caméra haute vitesse très chère, mettez-la en marche et laissez-la tomber à côté d’un sablier géant de façon à ce qu’elle filme des grains de sable en chute libre. Voilà ce que ça donne :

Etonnant, non ? Avec un liquide, c’est la tension superficielle qui tend à former des gouttes, mais quelle force rapproche les grains pour former des “gouttes de sable” ? Selon l’équipe de l’Université de Chicago qui a réalisé l’expérience [1], c’est la force de van der Waals qui rapproche les grains, puis des ponts de capillarité nanoscopiques s’établissent entre les aspérités des grains, ce qui les maintient liés.

En fin de compte, le sable se comporte comme un liquide dont la tension superficielle serait 100’000 fois plus faible que celle de l’eau. La preuve en images:

Les matériaux granulaires combinent certaines propriétés des solides et des liquides, voire des gaz, au point que certains suggèrent de les considérer comme état de la matière. Ce domaine de recherche touche de nombreux sujets passionnants comme:

Je ne sais pas comment se termine l’histoire pour la caméra haute vitesse, mais si ça vous intéresse, le site UltraSlo propose de nombreux films et le groupe “highspeed” de flickr de magnifiques photos de phénomènes rapides.

Référence et Sources:

  1. John R. Royer et al. “High-speed tracking of rupture and clustering in freely falling granular streams“, 2009, Nature 459, p.1110-1113
  2. Brandon Keim, “Grains of Sand Reveal Possible Fifth State of Matter“, Wired Science, 24 juin 2009
  3. Mark Trodden,“Liquid Sand“, 29 June  2009, Cosmic Variance

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