Pour de nombreux domaines scientifiques, de la prévision des glissements de terrain à l'agriculture, il est très important de comprendre la physique du flux de particules. Jusqu'à présent, les scientifiques ne sont pas très bons dans ce domaine.
Quel est le sable le plus doux du monde? Pourquoi certains types de sable sont-ils plus doux que d'autres?
- demande à Peter S. de Brooklyn
Nous ne savons pas. Personne ne comprend comment fonctionne le sable.
Cela semble absurde, mais en principe c'est le cas. Comprendre l'écoulement des matériaux granulaires tels que le sable est l'un des principaux problèmes non résolus en physique.
Disons que vous décidez de fabriquer un sablier et de le remplir de granules de sable dont la taille et la forme sont connues. Vous ne trouverez pas de formule permettant de prédire avec précision combien de temps le sable s'écoulera d'une partie de l'horloge à une autre, ou s'il coulera du tout. Il vous suffit d'expérimenter.
Karen Daniels, physicienne à la North Carolina State University; elle étudie le sable et d'autres milieux granulaires (ce domaine est appelé " physique de la matière molle "). Elle m'a dit que l'une des difficultés du travail avec du sable est liée au grand nombre de propriétés des grains - forme, taille, rugosité, etc. "L'une des raisons pour lesquelles nous n'avons pas de théorie générale est que toutes ces propriétés sont importantes."
Cependant, traiter des grains de sable individuels n'est que le début. «Vous devez vous soucier non seulement des propriétés des particules, mais également de leur organisation», a déclaré Daniels. Les particules librement couchées semblent molles car elles ont une marge de manœuvre. Si les particules sont bien compactées, elles n'auront plus de place pour bouger et elles se sentiront solides au toucher. Par conséquent, la surface de la plage de sable semble plus douce que les couches inférieures - les grains de sable qu'elles contiennent sont comprimés et sont plus proches les uns des autres.
Nous ne pouvons pas trouver une théorie générale du sable, non pas parce que nous nous efforçons. Pour de nombreux domaines scientifiques, de la prévision des glissements de terrain à l'agriculture, il est extrêmement important de comprendre la physique du flux de particules. Nous ne le faisons pas encore très bien.
«Les gens qui travaillent dans des usines chimiques avec des machines qui traitent les particules attesteront que ces machines tombent en panne très souvent», a déclaré Daniels. - Quiconque a essayé de réparer un moulin à café automatique sait que des particules s'y coincent constamment. Ces choses ne fonctionnent pas très bien. "
Heureusement, nous ne bougeons pas tout à fait au toucher et nous pouvons dire pourquoi le sable semble plus mou ou plus dur.
En règle générale, le sable avec des grains arrondis apparaîtra plus doux car les grains sont plus faciles à glisser. De plus, les granules plus petits n'appuient pas aussi fort sur la peau. Mais s'ils sont très petits, ils colleront ensemble à cause de l'humidité, ce qui rendra le matériau grumeleux et dense.
Daniel a déclaré que le matériau le plus doux et fluide qu'elle ait jamais touché était Q-Cell, une poudre de quartz qui remplit les fissures des planches de surf. Il se compose de granulés creux, il semble donc très léger. Dans le même temps, le quartz est mal humidifié, c'est pourquoi une telle poudre ne s'agglomère pas. Elle a comparé la façon dont cette poudre est versée dans un seau avec du sable de plage très fin et sec.
La plage de sable de Q-Cell serait très douce, mais pas très agréable. La poudre sèche fine n'est pas du sable, mais de la poussière, et respirer une telle poussière est très nocive pour les poumons. La taille et la forme des grains de sable sur une plage idéale doivent combiner douceur, finesse, grumeaux et bien d'autres propriétés qui rendent le sable doux et agréable à marcher. Avec autant de facteurs à considérer, il est très difficile de dire quel devrait être le sable mou idéal pour une plage.
Davantage de données expérimentales doivent être collectées.
