Idefix

Tours granulaires

« novembre 2017 »
L M M J V S D
30 31 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 1 2 3
 

La chute suc­ces­si­ves de gout­tes d’une sus­pen­sion gra­nu­laire dense sur une sur­face absor­bante peut conduire à la for­ma­tion d’édifices élancés que nous appe­lons tours gra­nu­lai­res.

Ces tours résul­tent de la soli­di­fi­ca­tion rapide de la goutte lors de l’impact avec le sub­strat. En effet le drai­nage du liquide en excès dans la goutte à tra­vers le sub­strat, permet aux forces de capil­la­rité d’assu­rer la cohé­sion des grains (par des ponts capil­lai­res) ce qui permet d’expli­quer la sta­bi­lité d’une telle struc­ture. Il existe plu­sieurs exem­ples natu­rels. Citons notam­ment les sta­lag­mi­tes de glace ou de cal­caire, les cou­lées de laves soli­di­fiées ou encore les tours que nous cons­trui­sons l’été sur la plage lors­que nous fai­sons des châ­teaux de sable. Cette phy­si­que est également à la base des impri­man­tes 3D.

Le but de cette expé­rience est de repro­duire ce phé­no­mène. L’expé­rience en elle même est très simple. Nous dis­po­sons d’une serin­gue qui contient une solu­tion eau-gly­cé­rol dans laquelle nous lais­sons sédi­men­ter des billes de verre. Ceci nous permet alors de former un goutte à goutte d’une solu­tion gra­nu­laire dense (Cf photo). Ces gout­tes tom­bent alors sur un lit gra­nu­laire sec et c’est ainsi que nous for­mons des tours gra­nu­lai­res (Cf film).

Plusieurs para­mè­tres sont à pren­dre en compte et à carac­té­ri­ser : la hau­teur de chute des gout­tes ainsi que leur vitesse d’impact, la taille et la poly­dis­per­sité des billes de verre, la taille des gout­tes, le débit du goutte à goutte, les pro­por­tions du mélange eau-gly­cé­rol. Tous ces para­mè­tres jouent sur la hau­teur maxi­male atteinte par la tour avant qu’elle ne s’écroule. A nous de trou­ver le bon com­pro­mis et d’expli­quer ce qui se passe !

Il vous suffit de cli­quer sur la minia­ture pour voir la vidéo.

Cette expé­rience a été ins­pi­rée des tra­vaux de Julien Chopin de 2011. arti­cle en ques­tion

Goutte

Gros plan sur la goutte juste avant la chute.

Goutte

Gros plan sur la goutte juste avant la chute.

Croissance de la tour

Cliquez sur l’image pour voir la tour gran­dir. Chaque photo a été prise après le dépôt d’une goutte.

Croissance de la tour

Cliquez sur l’image pour voir la tour gran­dir. Chaque photo a été prise après le dépôt d’une goutte.

Cliquez sur le lien pour voir la vidéo. On voit l’évolution de la goutte avant sa chute.

mov, 1.3 Mo