Pourquoi peut-on faire des chateaux de sable ?
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Le sable mouille a l'eau de mer donne un chateau plus solide. Lawrence/Corbis.
Les chateaux de sable font toujours rever. Meme les scientifiques dans leurs laboratoires
avec leurs equations. Car derriere leur apparente simplicite se cachent des processus
physiques d'une tres grande ingeniosite mettant en jeu de nombreuses forces. Et les
comprendre peut permettre au profane, avec un peu d'habilete, de realiser des constructions
plus grandes, plus solides et plus durables.
Que faut-il pour edifier un chateau de sable ? Du sable, bien sur. Mais quel est le plus
adequat ? Faut-il du sable avec des petits ou des gros grains ? Il faut egalement de l'eau.
Quelle est la plus favorable ? L'eau douce ou l'eau salee ? Faut-il beaucoup mouiller le
sable ou non ? Faut-il tasser la pate ainsi obtenue ? Pour repondre a ces questions, il
faut en savoir un peu plus sur les caracteristiques physiques de chacun de ces elements.
Tout d'abord le sable. Il est constitue de petits grains de silice issus de l'erosion des rochers.
Les grains peuvent etre plus ou moins gros, de quelques dixiemes de millimetres a un ou
deux millimetres. Comme tout materiau granulaire, il est a la fois solide et liquide. Chaque
grain est individuellement solide, mais mis ensemble, ils se comportent comme un liquide.
Quand il est sec. Car quand il est legerement mouille, il se comporte comme une sorte de
pate a modeler. Faconnable et capable de servir de materiau de construction. Qu'est-ce que
l'eau a donc fait au sable ?
En absence d'humidite, les grains de sable peuvent glisser et rouler les uns contre
les autres. Une petite quantite d'eau va lier les grains, en creant des attaches entre eux. Des
forces d'attraction microscopiques (dites force de Van der Waals) vont s'exercer entre d'une
part les molecules d'eau entre elles et d'autre part les molecules d'eau et la surface de silice
du grain de sable. L'eau va chercher le plus grand contact possible avec les grains et
le plus petit possible avec l'air. Ce qui fait qu'un lien entre deux grains ressemble a un
sablier, avec deux extremites evasees et un milieu etroit et pince. Les molecules d'eau se
disposent dans les petits interstices entre grains et former autant de liens possibles comme
autant de points de colle.
Tapoter pour bien tasser
Une autre force s'exerce egalement a ce niveau, la force capillaire. Le lien entre
deux grains cree comme une force de succion suffisante pour suspendre l'un des grains a
l'autre s'ils sont assez petits. Ces forces nous empoisonnent la vie quand on marche avec
les pieds mouilles sur du sable sec : les grains de sable se collent a la peau et il est difficile
de s'en debarrasser quand il est mouille.
Et pour ce qui est du sable mouille a l'eau de mer, c'est encore pire. Car meme sec, il aura
tendance a coller. Pourquoi ? A cause du sel. Et c'est bien pour cela qu'un chateau de sable
est plus solide avec de l'eau de mer. Car au fur et a mesure que l'eau va s'evaporer,
des liens de sel vont prendre sa place, assurant la cohesion de l'edifice. Puis, au fur et a
mesure que les liens de sel vont se rompre, le chateau va devenir de plus en plus fragile et
finir par se liquefier.
Reste la question du tassement au moment de la construction. Cette operation a pour
effet de rapprocher les grains le plus possible, permettant ainsi a l'eau de former un plus
grand nombre de liens. L'ensemble est donc plus solide. Mais il y a tasser et tasser. Car
trop tasser peut conduire a une augmentation du volume du sable. Une trop forte pression
peut provoquer un tassement a un endroit, mais par repercussion un ֲ«eclatementֲ» par
desorganisation a d'autres. La bonne facon de tasser n'est donc pas d'appuyer sur le sable
mouille, mais de le tapoter, ou de tapoter le recipient qui le contient afin que les vibrations
ainsi provoquees permettent aux grains de se reorganiser les uns par rapport aux autres en
meme temps sur de grands volumes.
Le meme phenomene se produit quand on marche sur une plage de sable mouille. Lorsque
le pied se pose sur le sable, il appara?t autour de lui une aureole plus claire. Le poids du
pied a pour consequence de rendre moins compact le sable situe a la peripherie. Les grains
s'ecartent les uns des autres, permettant a l'eau presente de s'y faufiler sous l'effet de la
gravite. Resultat, le sable en surface s'asseche temporairement et l'aureole appara?t.
Lorsque le pied se souleve, le sable reprend sa configuration initiale.
Le Figaro, Publie le 23 aout 2006
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Le sable mouille a l'eau de mer donne un chateau plus solide. Lawrence/Corbis.
Les chateaux de sable font toujours rever. Meme les scientifiques dans leurs laboratoires
avec leurs equations. Car derriere leur apparente simplicite se cachent des processus
physiques d'une tres grande ingeniosite mettant en jeu de nombreuses forces. Et les
comprendre peut permettre au profane, avec un peu d'habilete, de realiser des constructions
plus grandes, plus solides et plus durables.
Que faut-il pour edifier un chateau de sable ? Du sable, bien sur. Mais quel est le plus
adequat ? Faut-il du sable avec des petits ou des gros grains ? Il faut egalement de l'eau.
Quelle est la plus favorable ? L'eau douce ou l'eau salee ? Faut-il beaucoup mouiller le
sable ou non ? Faut-il tasser la pate ainsi obtenue ? Pour repondre a ces questions, il
faut en savoir un peu plus sur les caracteristiques physiques de chacun de ces elements.
Tout d'abord le sable. Il est constitue de petits grains de silice issus de l'erosion des rochers.
Les grains peuvent etre plus ou moins gros, de quelques dixiemes de millimetres a un ou
deux millimetres. Comme tout materiau granulaire, il est a la fois solide et liquide. Chaque
grain est individuellement solide, mais mis ensemble, ils se comportent comme un liquide.
Quand il est sec. Car quand il est legerement mouille, il se comporte comme une sorte de
pate a modeler. Faconnable et capable de servir de materiau de construction. Qu'est-ce que
l'eau a donc fait au sable ?
En absence d'humidite, les grains de sable peuvent glisser et rouler les uns contre
les autres. Une petite quantite d'eau va lier les grains, en creant des attaches entre eux. Des
forces d'attraction microscopiques (dites force de Van der Waals) vont s'exercer entre d'une
part les molecules d'eau entre elles et d'autre part les molecules d'eau et la surface de silice
du grain de sable. L'eau va chercher le plus grand contact possible avec les grains et
le plus petit possible avec l'air. Ce qui fait qu'un lien entre deux grains ressemble a un
sablier, avec deux extremites evasees et un milieu etroit et pince. Les molecules d'eau se
disposent dans les petits interstices entre grains et former autant de liens possibles comme
autant de points de colle.
Tapoter pour bien tasser
Une autre force s'exerce egalement a ce niveau, la force capillaire. Le lien entre
deux grains cree comme une force de succion suffisante pour suspendre l'un des grains a
l'autre s'ils sont assez petits. Ces forces nous empoisonnent la vie quand on marche avec
les pieds mouilles sur du sable sec : les grains de sable se collent a la peau et il est difficile
de s'en debarrasser quand il est mouille.
Et pour ce qui est du sable mouille a l'eau de mer, c'est encore pire. Car meme sec, il aura
tendance a coller. Pourquoi ? A cause du sel. Et c'est bien pour cela qu'un chateau de sable
est plus solide avec de l'eau de mer. Car au fur et a mesure que l'eau va s'evaporer,
des liens de sel vont prendre sa place, assurant la cohesion de l'edifice. Puis, au fur et a
mesure que les liens de sel vont se rompre, le chateau va devenir de plus en plus fragile et
finir par se liquefier.
Reste la question du tassement au moment de la construction. Cette operation a pour
effet de rapprocher les grains le plus possible, permettant ainsi a l'eau de former un plus
grand nombre de liens. L'ensemble est donc plus solide. Mais il y a tasser et tasser. Car
trop tasser peut conduire a une augmentation du volume du sable. Une trop forte pression
peut provoquer un tassement a un endroit, mais par repercussion un ֲ«eclatementֲ» par
desorganisation a d'autres. La bonne facon de tasser n'est donc pas d'appuyer sur le sable
mouille, mais de le tapoter, ou de tapoter le recipient qui le contient afin que les vibrations
ainsi provoquees permettent aux grains de se reorganiser les uns par rapport aux autres en
meme temps sur de grands volumes.
Le meme phenomene se produit quand on marche sur une plage de sable mouille. Lorsque
le pied se pose sur le sable, il appara?t autour de lui une aureole plus claire. Le poids du
pied a pour consequence de rendre moins compact le sable situe a la peripherie. Les grains
s'ecartent les uns des autres, permettant a l'eau presente de s'y faufiler sous l'effet de la
gravite. Resultat, le sable en surface s'asseche temporairement et l'aureole appara?t.
Lorsque le pied se souleve, le sable reprend sa configuration initiale.
Le Figaro, Publie le 23 aout 2006
Haifa: des chateaux en Israel
