Exemple d’un phénomène de mobilité : les avalanches granulaires La physique granulaire est le sujet de nombreuses recherches scientifiques actuelles, suscitant l’intérêt de par des applications potentielles, bien qu’elle soit d’une grande difficulté théorique. En effet, la matière granulaire possède à la fois des propriétés des liquides et des solides.
Les avalanches granulaires mettent en exergue ces deux facultés des grains de manière successive. Dans un premier temps, la matière forme un tas selon des règles propres aux solides. Puis, quand le système se déséquilibre, on observe un écoulement granulaire qui peut être dévastateur à grande échelle. La compréhension des mécanismes mis en jeu, dans l’établissement de la structure granulaire puis dans le déclenchement de l’éboulement, permettrait d’anticiper le phénomène d’avalanche granulaire, pour éventuellement le transposer aux situations réelles.
On se pose alors la problématique suivante : Peut-on, à partir de relevés expérimentaux, prévoir l’imminence d’une avalanche de grains ?
Dans un premier temps, on a construit un dispositif permettant d’incliner un bac de billes identiques tout en photographiant sa surface, ce qui nécessitait une grande stabilité. L’idée du dispositif est d’observer, degré par degré, l’évolution de cette surface, grâce à un logiciel de traitement d’images. On a dû élaborer une macro qui permette de comparer deux images successives avec nos propres contraintes de dimensionnement de l’appareil photographique. Premièrement, on constate que l’angle d’avalanche est constant et que sa valeur dépend du matériau utilisé. Ensuite, on remarque que pendant l’inclinaison, on peut distinguer trois phases. Durant la première, les billes bougent de façon isolée : on appelle ces mouvements des arrangements. Puis, lors de la deuxième phase, pour un angle plus grand, apparaissent des mouvements d’ensemble de billes qui concernent plus de 10% de la surface totale visible, que l’on appelle des