Angle de chute du sable

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Version du 17 janvier 2011 à 16:27

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==Présentation de l'expérience

Peut-on faire un château de sable avec du sable sec ?

Présentation de l'expérience

Peut-on faire un château de sable avec du sable sec ?

Matériel

• Un marteau
• Une règle
• Un compas
• Une bassine
• Des clous
• Un boite de forme circulaire parfaitement droite
• Un tube de colle

• Une paire de ciseau
• Du carton
• Une feuille de papier A4
• Deux cubes en bois parfaitement droit avec une longueur deux fois plus grande que sa surface (la plus petite)
• Un triangle peut importe le matériau parfaitement droit
• Un rapporteur
• Un feutre noir
• Du sable

L'expérience

Le but de cette expérience est de mettre en évidence d'angle de chute du sable sec. Cette expérience est illustrer par des exemples simple

La manipulation

• Pour créer la base de mesure de l'angle :

Il faut découper un cercle de diamètre 19 cm sur la feuille de carton. vous devez ensuite trouver le centre du cercle en faisant deux trait perpendiculaire par rapport au centre cercle. Pour conserve la moitie du cercle. On prend une feuille de papier A4 à l'horizontale. Puis on trace une droite de 19 cm avec le feutre noir à un tiers de la feuille et à 9.5 cm vous trace une droite perpendiculaire sur toute la feuille. Pour ensuite tracer avec le feutre les différents angles (compris entre 20° et 60°) sur chaque extrémité de la droite. On prend une feuille de carton pour créer un rectangle de la largeur de votre premier cube et de longueur 20 cm. A Partir de là, il faut clouer le demi-cercle sur sa surface la plus petite. Il faut coller la feuille avec les angles sur la feuille de carton rectangulaire. Âpres cela, vous devez clouer l'ensemble sur la plus grande surface du cube.

• Pour mesure l'angle de chute :

Vous devez jeter rapidement beaucoup de sable au milieu de la base.

• Pour créer les formes :

Il faut jeter rapidement beaucoup de sable sur la surface la plus petite du cube (carré) pour obtenir la pyramide à quatre arrêtes. Il faut jeter rapidement beaucoup de sable sur la surface la plus grande partie du cube (rectangle) pour obtenir la pyramide à cinq arrêtes. Il faut jeter rapidement beaucoup de sable sur le triangle pour obtenir le tétraèdre. Il faut jeter rapidement beaucoup de sable sur la boite de forme circulaire pour obtenir le cône.

Que voit-on ?

On constate que l'angle de chute du sable est compris entre 30° et 40°. Par exemple pour une base :

• Carré, il y a une pyramide de quatre arrêtes de pente d'environ 35°.
• Triangulaire, il y a un tétraèdre de pente équivalente.
• Circulaire, il y a un cône de pente équivalente.
• Rectangulaire, il y a une pyramide de cinq arrêtes de pente équivalente.

Explications

De manière simple

Une des propriétés du sable est qu'il forme naturellement des pentes stables jusqu'à environ 30°, au-delà de cet angle, il s'écoule par avalanches successives pour retrouver cette pente stable. Ce qui explique les pentes mesurées lors de l'expérience à l'aide du rapporteur.

Questions sans réponses

Peut-on créer un château sable d'une autre manière ?

Allons plus loin dans l'explication

Pour obtenir un château de sable, il faut mouiller le sable afin de modifier ses propriétés physiques et ainsi empêcher un écoulement du sable. Plus précisément, l'humidité est essentielle car elle permet la cohésion des grains de sable entre eux.

• La cohésion des grains de sable : [1]
• Château de sable : [2]

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Les Propriétés du sable : [3]

Autres expériences

La même expérience a été réalisé par la cité des sciences de Paris : [4] Angle de chute

Applications : liens avec le quotidien

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Angle de chute du sable