De la plage au labo
S'est déroulée du 02/12/2014 au 03/05/2015

L'Exposition

Présentation

Venez observer les surprenantes propriétés de la matière en grains.  Qui aurait pensé qu’un pâté de sable serait un casse-tête pour prix Nobel ?

Cette exposition-manip' propose aux petits et aux grands de partir à la découverte des qualités (ou des caractéristiques) mécaniques des matériaux granulaires et d’essayer de les élucider à partir de considérations simples sur le comportement de quelques grains.

À travers 6 espaces thématiques et une vingtaine d'expériences, les visiteurs sont invités à observer le mouvement des grains au sein des matériaux, à manipuler matière et formes géométriques. Une pelle et un seau peuvent vous aider, mais, en l’absence d’équations complexes, il vous faudra surtout faire appel à votre sens de l’observation et à votre intuition.
Comment passe-t-on d’un tas de terre sans cohésion à un mur solide, comment avancent les dunes, quand et comment se déclenchent les avalanches ? Terre, sable, argile et eau vous invitent à redécouvrir ce que vous avez sous les pieds.

Vous ne regarderez plus jamais vos pas sur la plage de la même façon !

Solide ou fluide ?

Le premier îlot constitue une sorte d’introduction en posant une des questions les plus cruciales concernant la matière en grains : est-elle « solide ou fluide » ?

Un grain de sable est solide et pourtant le sable s’écoule. Chaque grain pris individuellement est souvent considéré comme solide. Pourtant, à grande échelle le matériau granulaire peut se comporter comme un étrange fluide. Il adopte alors des comportements propres aux liquides ou aux gaz mais aussi des comportements tout à fait inédits.

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© A.Robin Universcience

Empilements

Dans ce deuxième îlot,  on découvre que le comportement de la matière granulaire à notre échelle est principalement dû à la façon dont les grains s’empilent à petite échelle et aux défauts qui apparaissent dans ces empilements. On présente aussi des notions utilisées pour caractériser la matière en grains.

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© EPPDCSI A.Robin

Grains, le difficile mélange

Ce troisième îlot met en lumière un des comportements les plus étranges de la matière en grains. Quand on essaie de mélanger des grains de différentes tailles, ces grains vont au contraire se séparer et se rassembler par types de grains ! Cette ségrégation granulaire pose des problèmes importants dans de nombreux domaines de l’industrie.

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© EPPDCSI A.Robin

Déviation des forces

Ce quatrième îlot se penche sur une autre particularité de la matière en grains. Quand on exerce une force sur un matériau en grains, celle-ci est « déviée » dans toutes les directions et ainsi répartie dans tout le matériau. Cela donne des caractéristiques mécaniques uniques que l’on utilise notamment dans les ballasts de voies de chemin de fer.

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© EPPDCSI A.Robin

Eau, amie ou ennemie ?

Dans le cinquième îlot, on s’intéresse à l’eau qui assure la cohésion des matériaux granulaires et permet de s’en servir pour la construction partout dans le monde. On voit qu’elle peut aussi se montrer destructrice.

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© EPPDCSI A.Robin

Argile, ciment de la terre et électrostatique

Le sixième îlot est consacré à un matériau granulaire très particulier, les argiles. Du fait de la forme plate de leurs grains et de leur très petite taille, les argiles ont de nombreuses caractéristiques uniques. Notamment, elles donnent à la terre sous nos pieds, les propriétés qu’on lui connaît. De plus les grains d’argiles sont électriquement chargés. Cela leur offre une affinité toute particulière avec l’eau, ce qui en fait un matériau de construction de premier choix. Du fait de cette charge les argiles peuvent même interagir avec les matières organiques et ont par exemple des propriétés purifiantes.

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© EPPDCSI A.Robin

Un médiateur scientifique du Palais de la découverte sera présent pour commenter les expériences, et proposera même, dans l'après-midi, un exposé expérimental et spectaculaire.