24 mars 2006

VI] Conclusion

 

1) Explication physique

 

Un cisaillement suffit à provoquer une liquéfaction subite du fluide, entraînant les corps en surface à s’y enfoncer (application du phénomène de dilatance).

Après cette liquéfaction, la viscosité augmente avec le temps, du fait qu’il y a séparation progressive entre une phase riche en sable et une phase riche en eau. La phase sableuse pouvant contenir jusqu’à 80% du volume de sable, elle agit comme un ciment : c’est ainsi qu’on se retrouve bloqué dans des sables mouvants.

La densité du mélange {sable+eau} est proche de 2. Tout corps ayant une densité proche de 1 (c’est le cas de l’homme) plongé dans un sable mouvant subira une poussée d’Archimède de deux fois son poids π = pVg Or pour un être humain, d=1=m/V donc m=V

π = 2Vg Avec m masse du corps

 = 2mg  p la masse volumique du corps

   = 2P  P le poids

    π la poussée d’Archimède

 

La densité du corps humain est 2 fois inférieure à la densité du mélange. Donc la résultante P+ π est dirigée vers le haut : le corps remonte.

 

2) Mouvement dans le sable mouvant

 

 Ce n’est donc pas une bonne idée de bouger lorsqu’on se trouve dans le sable mouvant. Le mouvement liquéfie l’argile, ce qui déstabilise à son tour l’empilement granulaire. La viscosité de l’ensemble peut ainsi diminuer d’un facteur un million : on s’enfonce.

 

3) Coincé dans le sable mouvant

 

 Après la liquéfaction de l’argile, le sable tombe au fond et l’eau surnage. La densité de la couche de sable est telle que les pieds sont complètement coincés. Pour sortir du sable mouvant, il faut soulever le pied. Ceci nécessite d’introduire de l’eau dans le sable pour le liquéfier. Le problème est que la force nécessaire pour soulever un pied est comparable à celle nécessaire pour soulever une voiture. Par conséquent on est bloqué.

 

4) Se noyer dans le sable mouvant

 

 On a démontré qu’on ne peut se noyer dans les sables mouvants : la densité des hommes et des animaux est identique à celle de l’eau ; une fois capturé par le sable mouvant qui est beaucoup plus dense que l’eau, la poussée d’Archimède (dont la valeur égale au double du poids) fait qu’on ne peut pas s’enfoncer davantage.

 

5) Comment éviter de couler

 

 Les sables mouvants sont, comme on l’a expliqué précédemment, composés de sable ordinaire mêlé à de l’eau qui jaillit du sol, ce qui explique pourquoi il a toutes les propriétés d’un liquide. Cependant, à l’inverse de l’eau, les sables mouvants ne lâchent pas facilement prise. Si vous essayez de dégager un membre, il vous faudra vaincre la résistance du vide ainsi crée.

Plus on produit de mouvement à l’intérieur des sables mouvants (en se débattant par exemple), plus leur viscosité augmente. Il est donc essentiel de s’y déplacer très lentement.

Le corps humain est aussi dense que l’eau douce, qui l’est moins que l’eau salée. Il est donc plus facile de flotter sur de l’eau salée que sur de l’eau douce et plus facile encore sur des sables mouvants.

 

6) Conclusion « pratique »

 

 Ecartez le plus possible bras et jambes et essayez de faire la planche !




 

Posté par tpe_fluides_thix à 18:54 - - Commentaires [0] - Permalien [#]


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