Hypothèse :

 

Une avalanche de sable se produit à un degré d'inclinaison précis.

 

 

Matériel :

 

- du carton

- une feuille de papier A4

- un rapporteur

- un feutre noir

- Pâte à fixe

- ciseaux

- boite en carton

- sable

 

 

Protocole :

 

Nous avons tracé un cercle de diamètre 19cm sur du carton. Nous avons tracé un diamètre du cercle pour obtenir deux demi-cercles. Nous n’avons conservé qu'un seul demi-cercle pour notre expérience.

Sur une feuille de papier A4 nous avons tracé une droite de 19cm avec le feutre noir à un tiers du bas de la feuille. A 9,5cm sur cette droite, nous avons tracé une droite perpendiculaire pour ensuite tracer avec le feutre les différents angles compris entre 20° et 60°.

Sur la boîte en carton, nous avons fixé le demi-cercle et la feuille avec la mesure des angles. Pour mesurer l'angle de la pente, nous avons jeté du sable sur le demi-cercle et nous avons regardé l'angle maximal où le sable ne s'écoule pas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Observations :

 

On constate que même si on rajoute du sable sur le tas de sable, le degré de la pente reste inchangé (30°).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Explications :

 

Le sable, lorsqu’il se dépose gravitairement, c’est-à-dire depuis une verticale, sur une surface restreinte il forme un tas de sable de forme conique.

Une des propriétés du sable est qu'il forme naturellement des pentes stables jusqu'à environ 35°, au-delà de cet angle, il s'écoule par avalanches successives pour retrouver cette pente stable. Cet angle est appelé angle de talus naturel et dépend de la géométrie du grain. Plus le grain est sphérique plus l’angle va être faible.

Lorsqu'on ajoute du sable grain à grain par le haut sur une pente déjà à son angle de talus naturel, quelques grains trouveront une place en se callant dans des creux, l'inclinaison augmentera de quelques degrés. Elle augmentera jusqu'au moment où les grains ne pourront plus s'insérer dans les espaces libres. C'est à ce moment que les derniers grains ajoutés dévaleront la pente, entraînant tous les grains de sable instables présents à la surface. L'avalanche est alors declanchée et ne s'arrêtera que lorsque tous les grains formeront de nouveau la pente idéale.

Ceci explique les pentes mesurées lors de l'expérience à l'aide du rapporteur.

 

 

Conclusion :

 

Grâce à cette experience nous mettons en évidence un des caractères spécifiques de cette matière. Les dunes de sable dans les déserts, qui représentent 35% de la surface de la Terre, illustrent parfaitement ce caractère à l'échelle planétaire.