Pourquoi à la plage, le sable humide parait plus sec quand on marche dessus?

De Wikidebrouillard.

Article incomplet en cours de rédaction




C'est l'été... tu te promènes sur la plage, les cheveux dans le vent... Le soleil brille dans le ciel et les vagues viennent te lécher les orteils. Soudain, tu remarques un phénomène étrange. Alors que tu venais de poser ton pied sur du sable mouillé, celui-ci semble tout à coup plus sec.


Image:pied1.jpg Image:pied2.jpg


Comme nous, ta curiosité est piquée à vif et tu te demandes : Pourquoi le sable paraît-il plus sec autour de mon pied ?

Nous allons essayer d'élucider cette question en répondant à plusieurs hypothèses.

La démarche expérimentale proposée ici est guidée par l'excellent livre de Jacques Duran: sables émouvants, chapitre 3.


Sommaire

L'eau fuit le pied

Pour tester cette hypothèse, nous procédons à une petite expérience simplissime. Dans une cuvette, nous versons une certaine quantité d'eau. Nous y plongeons doucement un pied. L'eau s'est-elle enfuie ?

Matériel :

  • Bassine

Image:Bassine2.jpg

  • Eau
  • Pied

Image:Pied4.jpg


La vidéo de l'expérience...

Conclusion : L'eau reste tout autour du pied, voire le recouvre. Ce n'est donc pas le pied qui fait fuir l'eau. Peut être que ce phénomène vient du sable... Comparons le sable mouillé avec une éponge imbibée d'eau. Une expérience rapide peut être faite avec quelqu'un qui marche sur une éponge mouillée. Pour cela, nous imbibons un carré de mousse avec de l'eau. Nous y posons le pied pour voir si on observe le même phénomène qu'avec le sable. La vidéo de l'expérience... On observe qu'il n'y a pas de zone sèche qui se forme autour du pied. Au contraire, l'eau est expulsée en dehors de la mousse, en inondant le pied et le sol.

Le sable réagit comme une éponge quand on marche dessus

Pour tester cette hypothèse, nous avons imaginé l'expérience suivante. Nous plaçons dans un sac/une bouteille/un ballon du sable très mouillé. Nous plantons une paille, qui contient un liquide coloré, dans le sable. Nous allons ensuite presser le sac pour représenter la pression du pied qui marche sur le sable. Si l'eau ressort du sable, elle va essayer de remonter par la seule issue possible : la paille. Dans ce cas, nous devrions voir le liquide coloré remonter dans la paille.

Matériel :

  • Sac en plastique

Image:Sacplastique.jpg

  • Sable

Image:Sable.jpg

  • Eau
  • Sirop coloré (menthe, grenadine)

Image:Lc.jpg

  • Paille

Image:Paille4.jpg

  • Scotch

Image:Scotch4.jpg


La vidéo de l'expérience...

Conclusion Nous pouvons observer que lorsque l'on presse le sac (comme le fait le pied sur le sable mouillé), le liquide coloré ne remonte pas dans la paille. Au contraire, on aperçoit que le niveau du liquide dans la paille diminue. On peut donc en conclure que quand on presse le sable, le liquide coloré contenu dans la paille pénètre dans le sable déjà mouillé. Image:image3.jpg Or pour que ce liquide pénètre dans le sable, il lui faut de l'espace. On peut donc supposer que le fait de presser le sable dans le sac crée un nouvel espace disponible pour le liquide (ou l'eau) au cœur du sable, ce qui permet au liquide de s'y engouffrer ...

Sous la pression, les grains de sable se réorganisent pour laisser plus d'espace à l'eau

Pour tester cette hypothèse, nous allons essayer de reconstituer un petit espace de notre sac.

Le sable est constitué d'une multitude de grains de roches arrondis. Imaginons que nous sommes devenus tous petits. Les grains de sable seraient alors aussi gros que des balles de ping-pong. Nous avons donc imaginé une petite expérience pour voir ce qui se passe quand on appuie sur les grains de sable.

Nous empilons 12 balles de ping-pong entre deux plaques de verre. Sur les cotés, ces balles sont retenues par du film plastique découpé dans un sac plastique. Nous appuyons doucement et lentement sur les balles qui sont en surface. Que se passe-t-il alors ?

Matériel :

  • Plaques en verre (x2) (ex: cadre photo)

Image:Plaqver.jpg

  • Sac plastique (x1) ou film étirable

Image:sacplastique.jpg

  • Balles de ping-pong (x12)

Image:Pingpong.jpg

  • Boite en carton de la largeur des balles de ping-pong (ex: emballage des balles) (x1)

Image:Bc.jpg


La vidéo de l'expérience...

Conclusion Lorsque nous appuyons sur les balles du haut, comme le fait le pied sur le sable humide, nous observons que l'ensemble des balles se déplacent. Celles qui sont en bas se déplacent sur les cotés et donc celles du haut peuvent descendre. On s'aperçoit alors que l'espace vide qui existe entre les balles devient plus grand. La pression crée donc l'augmentation de l'espace entre les balles, qui peut donc contenir plus d'eau.

Conclusion générale

D'après cette série d'expériences, on peut dire que :

1 - Quand on marche sur le sable mouillé, l'eau ne fuit pas notre pied.

2 - L'eau n'est pas expulsée du sable quand on marche dessus.

3 - La pression exercée par le pied déplace les grains de sable et crée plus d'espace disponible, pour l'eau, entre les grains.

A partir de tous ces résultats on peut donc penser que lorsqu'on marche sur le sable, les grains situés sous notre pied se déplacent et créent de plus grands espaces entre eux. L'eau en profiterait pour s'y faufiler. Comme l'eau cherche à couler toujours plus bas, elle commencerait d'abord par combler les vides les plus profonds. Le sable situé en surface sous notre pied, perdrait alors son eau qui se dirigerait vers le sable plus profond.

Image:Explication.jpg


Au final, on peut dire que les expériences que nous avons réalisées nous ont apporté des pistes pour mieux comprendre le phénomène. Cependant dans la réalité, les choses ne sont pas toujours aussi simples que dans les expériences. Par exemple, dans la nature les grains de sables ne sont pas tous aussi ronds que des balles de ping-pong.

Caractéristiques et propriétés du sable: http://fr.wikipedia.org/wiki/Sable


Pour aller plus loin dans notre recherche de solutions, il faudrait regarder ce qui se passe à une échelle beaucoup plus petite et faire des expériences complémentaires.

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