Le sable est-il solide, liquide ou gazeux?

Nous savons caractériser la plupart des matériaux, mais qu’en est-il des matériaux granuleux? Un professeur de génie mécanique s’est penché sur la question…

Le sable est assez solide pour supporter notre poids lorsqu'il est au sol, mais il coule comme un liquide lorsqu'on le met dans un sablier. Encore plus étrange, il se comporte comme un gaz lorsqu'on souffle dessus! Est-ce donc un solide, un liquide ou un gaz?

C’est sur cette question que se sont penchés des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), dans des travaux de recherche évoqués par un article publié sur Interesting Engineering.

Eh bien, selon le professeur de génie mécanique au MIT, Ken Kamrin, le sable est tout cela en même temps : à la fois liquide, solide et gazeux!

« Je pense que si nous voulons développer une meilleure compréhension du matériau granuleux nous devrons y réfléchir aussi largement que possible et concevoir des modèles le traitant comme un solide, liquide ou gaz », a-t-il expliqué.

Puisque les matériaux granuleux montrent des propriétés à la fois liquides et gazeuses, il est difficile de déterminer si leurs particules vont réagir ou simplement circuler sous des conditions particulières. Avoir un modèle de référence pourrait permettre de savoir plus facilement comment le sable répondra à des différentes conditions, ce qui permettra ensuite d'améliorer les processus de fabrication dans plusieurs domaines.

Le nouveau modèle conçu par le professeur Karmin est plus précis et fiable que ceux d'avant en termes de matériaux granuleux, et peut prédire le flux avec de meilleurs résultats grâce à la prise en compte de la taille des particules.

En effet, le professeur affirme que le flux de l'eau peut être facilement prédit car les particules sont toujours du même type. Néanmoins, avec le sable, certaines particules sont plus grosses que d'autres, et débordent ainsi sur les autres flux.

En prenant cela en compte, le professeur Kamrin a réussi à développer un modèle très utile pour la conception et fabrication d'éléments mécaniques impliquant des composants granuleux.

« Les équations de base pour caractériser la dynamique des eaux sont connus depuis plus d’un siècle », explique-t-il à Interesting Engineering. « Il n’y en avait pas encore eu de similaire pour le sable ».