La physique du tas de sable
14/02/08

Quoi de plus banal qu’un tas de sable ? Son écoulement dans un sablier n’émerveille plus grand monde. Pourtant, des chercheurs se passionnent pour la physique complexe qui sous-tend le tas de sable et autres empilements de grains ou de poudres. Le physicien Geoffroy Lumay leur a consacré son doctorat sous la direction de Nicolas Vandewalle.

La physique des matériaux granulaires, mieux connue sous le nom de «physique du tas de sable», vise la caractérisation des poudres, des grains, des billes, etc. Le laboratoire GRASP (Group for Research and Applications in Statistical Physics) de l’Université de Liège y consacre une partie de ses recherches. Il s’est focalisé sur une question finalement très ancienne puisqu’elle concerne la vie de tous les jours : quel volume va occuper un empilement de grains ? Pour celui qui est concerné par l’emballage de produits, cette question est essentielle. En effet, combien de pommes tiendront dans telle caisse ? Quelle quantité de farine pourra être contenue dans tel récipient ? Comment optimiser le volume d’un empilement ? C’est cette même physique qui est aussi à l’origine du verre gradué utilisé en cuisine.

Billes Spaghet Poudres FR

La physique du tas de sable cherche des réponses quantitatives à toutes ces questions qui sont anodines au premier abord, tant nous semblons bien connaître les pommes et la farine. Mais toute la complexité de ces situations quotidiennes se révèle lorsqu’on tente de les mettre en équations. D’ailleurs, les études qui leur sont consacrées sont nombreuses à débuter par une simplification de la réalité en supposant, par exemple, la sphéricité des grains ou le caractère ordonné de leur empilement. Sans ses hypothèses, c’est un casse-tête... sur lequel certains physiciens aiment pourtant se pencher.

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