Jeux de grains

Un sujet du quotidien

Certains matériaux familiers présentent des propriétés étranges. Leur observation permet d'éveiller notre curiosité et de nous interroger sur le monde environnant.

Des applications concrètes

Les champs d'applications de l'étude des milieux composés de grains en font un sujet scientifique d'actualité dont les développements sont fondamentaux.
Dans le domaine industriel, ils concernent aussi bien la pharmacie, l'agroalimentaire, les cosmétiques que l'industrie du bâtiment. Les prolongements de ce sujet en géophysique s'étendent aux glissements de terrains, aux avalanches, aux écoulements volcaniques, aux mouvements des glaciers ... mais aussi à la formation des anneaux de Saturne.
Aujourd'hui, industriels et chercheurs tentent de résoudre de nouvelles énigmes liées aux propriétés des matériaux granulaires.

Des grains mis en scène

L'espace des sciences vous invite dans un univers à part dans lequel les grains révèlent toutes leurs facettes.
Dès votre arrivée, vous aurez l'occasion de plonger vos doigts dans un tas de graines, de céréales et d'épices. Passez alors sous une arche de pierres et rejoignez le cœur de l'exposition. Votre chemin sera jalonné d'estrades et de tableaux composés de grains. Leurs tailles, leurs formes et leurs couleurs variées vous permettront d'appréhender la richesse des milieux granulaires par le plaisir des yeux.

Une démarche expérimentale

Les milieux granulaires fournissent de nombreuses expériences étonnantes et simples à réaliser... et pour certaines, reproductibles à la maison !

L'espace des sciences vous propose dans cette exposition une selection de neuf expériences à réaliser sur place 

• Du sable aux grains

Des graines, des céréales, des épices… à toucher sans modération.

• Du bon empilement

De nombreux empilements sont possibles dans un tas de sable. Quand on verse des grains dans un récipient, ils s’empilent n’importe comment. On parle d’empilement désordonné. Il existe aussi des empilements très ordonnés beaucoup plus compacts et solides.

• Tasser ; un art difficile !

Pour tasser le sable ou le compacter, notre première intuition est d’appuyer et d’exercer une contrainte de surface. Cela ne sert à rien.
Si on veut le tasser, il faut ordonner les grains et rendre ainsi l’ensemble plus compact, c’est-à-dire diminuer le volume des espaces vides compris entre les grains.

• Contacts : de proche en proche

Dans un même tas, des points de contact existent entre les grains et des forces de pression se distribuent le long de ces points. C’est une des caractéristiques des milieux granulaires.

• Des effets de voûtes

Dans une arche de pierres ou de grains, les forces se distribuent vers le bas et surtout vers les côtés. C’est le classique effet de voûtes que les architectes utilisent depuis très longtemps dans la construction des ponts et des cathédrales.

• Le secret des sabliers

Lorsque les grains s’écoulent dans un sablier, ils glissent, ils roulent, ils se choquent et ils se collent les uns aux autres dans le plus grand désordre apparent. Et pourtant dans un sablier le débit du sable reste constant pratiquement jusqu’à la fin de l’écoulement. C’est le secret des sabliers.

• Attention avalanches !!!

Chacun a pu observer des avalanches, naturelles ou provoquées, en inclinant une boîte contenant un matériau granulaire quelconque (sel, sucre, sable, riz). On sait ainsi que l'inclinaison d'un milieu granulaire au-delà d'un certain angle provoque un écoulement.

• Des grains bien mélangés ?

Les matériaux granulaires, différents par la taille, la forme ou la masse de leurs grains ont tendance à se regrouper par famille de grains. C’est le phénomène de ségrégation : les grosses particules remontent tandis que les petites se faufilent sous les grosses.

• Les grains, nouvel état de la matière ?

Sous l’effet des phénomènes extérieurs, vents, vibrations, écoulements…, les matériaux granulaires subissent sans cesse des mouvements internes et de surface qui les réorganisent.

 

L'espace graines d'eveil

Dans un espace destiné aux enfants à partir de 4 ans, différents jeux de constructions et de découvertes sensorielles incitent au questionnement :

• Des instruments de musique à grains

En manipulant maracas, chékéré, bâtons de pluie, grelots... les plus petits découvrent les multiples sonorités des grains.

• Des jeux de construction

Les enfants testent l'instabilité et la fragilité des tas de grains en construisant des pyramides.

• Des " boîtes mystères "

Elles invitent à reconnaître, à l'aveugle, des grains de tailles, textures et poids variables.

• Une construction de voûte

Après avoir bâti leur voûte, les enfants éprouvent sa solidité en marchant dessus.