Hypothèse :

 

Les grains de sable, lorsqu’ils sont de taille différente, se mélangent de manière homogène.

 

 

Matériel :

 

-un bécher

-du quinoa

-du sucre de canne

 

 

Protocole :

 

 

Dans un bécher nous avons mélangé du quinoa (qui modélise des gros grains de sable) et du sucre de canne (petits grains de sable).

 

 

Observations :

 

Le sucre, plus fin, s’est glissé dans les interstices jusqu’au bas du bécher, tandis que les grains de quinoa qui étaient en bas sont remontés. Notre hypothèse est donc infirmée.

 

 

Explications :

 

A la différence des liquides, qu'il est souvent facile de mélanger, un mélange homogène de grains est difficile à obtenir dès qu'il existe des différences de tailles. Deux grains de sable différents par la dimension, présentent une tendance marquée à la ségrégation.

Il existe différents types de ségrégations : ségrégation sous vibrations, ségrégation en tambour (mélange des grains de différentes tailles dans un récipient cylindrique) , ségrégation par écoulement (mélange de gros et petits grains que l'on fait s'écouler sur un plan incliné rugueux). Lors de notre expérience, nous avons agité le bécher pour mélanger les grains, nous avons donc réalisé une ségrégation sous vibration.

Lorsque l'on fait vibrer un milieu granulaire poly disperse, c’est à dire dans lequel les particules ont des dimensions différentes, les gros grains se retrouvent souvent à la surface libre. La remontée de ces gros grains peut s’expliquer par plusieurs mécanismes :

 

     1. La percolation (infiltration) des petits grains sous les gros :

Dans la phase de vol libre de la vibration, des petits grains peuvent s'infiltrer sous les gros les poussant ainsi vers la surface libre.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     2. Des mouvements collectifs de convection (mode de transfert qui implique un déplacement de matière dans le milieu) :

Lorsque l'on fait vibrer un récipient rempli de grains de sable, des rouleaux se forment : les grains remontent au centre puis redescendent sur les côtés. La zone de redescente est petite, de l'ordre de quelques grains. Donc si une grosse particule se trouve dans le milieu, elle est remontée avec les autres au centre mais ne peut redescendre et reste coincée à la surface.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les deux phénomènes sont présents lors de la vibration d'un milieu granulaire ce qui rend l'interprétation des expériences de ségrégation en vibrations délicate.

 

 

Photos de notre expérience :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                             

           

 

 

              Sucre de canne (petits grains)         

 

 

 

 

 

 

 

                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

                       Agitation: Ségrégation sous vibration