A la plage, l’été est souvent synonyme de châteaux de sable, ce qui passionne aussi bien les enfants que les parents. Mais qu’est-ce qui permet au sable de tenir debout ? La réponse est l’eau, bien-sûr. Tous les enfants savent qu’il faut prendre du sable humide pour réaliser un château. Mais attention, pas trop !
Pas assez d’eau et le sable ne tient pas ! Trop d’eau et tout se liquéfie !
Le sable est un matériau solide ou chaque grain est majoritairement constitué de quartz dû à l’érosion des roches. Mais le sable dans son ensemble possède également des propriétés assez complexes. Il se comporte comme un liquide en s’écoulant entre nos doigts. Ce comportement se retrouve dans tous les milieux granulaires et doit aussi être pris en compte dans l’industrie.
Le sable lorsqu’il est sec, s’écoule et s’organise en un tas qui présente une forme conique avec un angle de pente bien défini de l’ordre de 30°. Si vous rajoutez du sable, la structure est instable et les grains s’écouleront sur le côté et le tas de sable conservera sa forme conique.
Alors comment construire une structure plus élaborée ? Pour solidariser les grains entre eux, et bien, il faut mouiller en faible quantité. L’eau s’insinue dans les vides entre les grains et des forces attractives entre les molécules d’eau et les grains apparaissent. Les grains de sable mouillés sont comme "collés" grâce à l’eau. Cette force qui permet aux grains de se maintenir correspond à la tension superficielle. Cette tension correspond à une énergie d’interface qui existe à la surface de deux milieux différents, comme entre l’air et l’eau et permet par exemple à certains insectes de marcher sur l’eau et dans notre cas l’eau et les grains de sable. Les forces doivent s’opposer au poids des grains et cela dépend donc de leur taille. Le grain doit être de l’ordre du millimètre et plus le sable est fin, meilleure est l’adhérence des grains. Autre paramètre important, il faut tasser et ainsi rapprocher les grains entre eux afin de favoriser une cohésion entre les grains et l’eau.
Si votre château de sable est bien réalisé, celui-ci devrait pouvoir tenir assez longtemps. En s’évaporant, l’eau de mer laissera également un peu de sel cristallisé et permettra de conserver un peu plus longtemps vos belles œuvres éphémères.
>> Illustration : Image par Eveline de Bruin de Pixabay
https://pixabay.com/fr/photos/sable-sculpture-art-1439970/
Centre-Sciences
Gratuit