III] Expériences principales

1) Influence des particules : ici, les « grains »

Dans les deux expériences qui vont suivre, on utilise un bécher de 600mL, des amandes et noisettes qui sont censées représenter les particules (grains, de sable par exemple). On met de l’eau dans le bécher et on ajoute les amandes et les noisettes.
On utilisera aussi lors des expériences deux barreaux aimantés, un agitateur magnétique et des masses en fer de masses m₁=10 g et m₂=20 g.

Expérience A : Sans agitation

Sans agitation signifie sans énergie mécanique apportée à l’intérieur du bécher.

On pose doucement la masse sur l’amas constitué d'amandes et de noisettes qui flottent dans l’eau.

La masse la plus légère est bloquée par les noisettes qui s’engouffrent entre les amandes de plus grosse taille. La masse la plus lourde, au contraire, passe à travers les noisettes.

Expérience B : Avec agitation

On agite l’intérieur du bécher par agitation magnétique. On apporte alors de l’énergie mécanique à l’intérieur du bécher. Les amandes et les noisettes, entraînées par l’eau effectuant un mouvement circulaire à l’intérieur du bécher, sont en agitation constante. Lorsqu’on lâche une masse, elle passe à travers des {amandes + noisettes} et atteint rapidement le fond du bécher.

Conclusion : Au niveau microscopique, l’énergie apportée détruit l’empilement de grains qui s’effondrent sur eux-mêmes. Ainsi le corps plongé dans le fluide suit le vide crée par l’instabilité de position des grains.

2) Modélisation de l’action des sables mouvants

On utilise un bécher de 600 mL rempli a moitié de vase (récupérée sur une plage).

a) On y met une masse en fer de masse m₁=20 g

On observe que la masse s’enfonce assez lentement. De plus, lorsqu’on veut retirer la masse, on sent une pression exercée par la vase sur la masse et qui la retient.

b) On plonge ensuite une masse de même type mais cette fois ci de masse m₂=50 g. La masse s’enfonce légèrement plus rapidement. Lorsqu’on essaye de retirer l’objet, une difficulté, une force encore plus intense se fait ressentir.

c) On finit par plonger une masse de métal de masse m₃=100 g. Elle s’enfonce alors assez vite, puis est stoppée. Quand on retire la masse, la résistance rencontrée est assez importante.

Conclusion : La masse du corps plongé influe sur la vitesse d’enfoncement : plus la masse est forte, plus elle va rapidement déstabiliser l’empilement de grains. De plus, plus la masse est importante, plus le corps est difficile à retirer, ce qui vient du fait de l’agencement des grains.

Remarque : La vase est un fluide thixotrope mais très peu visqueux.

III] Expériences principales 1) Influence des

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