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Matière en grains

Publié en ligne le 7 septembre 2020
Matière en grains

Étienne Guyon, Jean-Yves Delenne, Farhang Radjai
Odile Jacob, coll. Sciences, 2017, 331 pages, 24,90 €

Si les trois états physiques les plus usuels de la matière (solide, liquide, gazeux) 1 sont bien connus du grand public, un autre pan de l’étude de la matière a donné lieu à des avancées spectaculaires ces vingt dernières années et propose une autre vision de notre monde, c’est l’étude de la matière « en grains ».

Constitués de particules solides qui peuvent sous certaines conditions se comporter comme un liquide, les amas de grains se rencontrent à toutes les échelles : l’assemblage des atomes et les formes cristallines sont bien connus, mais les poudres, les sols, les remblais et même les objets stellaires sont des amoncellements de grains qui font intervenir de nombreux phénomènes physiques.

Les grains peuvent être d’origine naturelle (minérale ou végétale) ou synthétique en étant issus d’une transformation souvent énergivore, comme le broyage par exemple, qui doit être optimisée si elle entre dans le cadre d’un processus industriel. Pression dans un silo, liquéfaction d’un sol durant un séisme, avalanches, transmission des efforts dans les grains… on comprend vite l’intérêt de parfaitement connaître le comportement de ces assemblages granulaires, ne serait-ce que pour des questions de sécurité.

Au travers d’exemples concrets et de nombreux schémas ou images, les auteurs parviennent à partager leur connaissance du domaine et faire toucher du doigt l’intérêt d’une bonne connaissance des phénomènes physiques parfois complexes à l’œuvre. Par exemple, entre frottements de grains et effet capillaire 2 de l’eau, quelle quantité d’eau est optimale pour réaliser un pâté de sable impeccable ? Ce cas trivial peut bien sûr être étendu à des cas à plus forts enjeux, comme la quantité de liant (ciment) qui doit être ajoutée à un mélange de sable et de gravier pour constituer le béton le plus résistant possible.

L’écoulement de grains, le flux d’eau dans un milieu granulaire (perméabilité), les déplacements des grains dans un fluide (sédimentation, avalanches), sont autant de comportements spécifiques dont les paramètres sont décrits et appliqués à des exemples concrets pour une meilleure compréhension.

Cet ouvrage, pédagogique, se lit sans difficulté malgré des concepts abordés parfois pointus ; il offre une vision imagée et originale de notre monde, en grains…

1 1Le quatrième état de la matière est le plasma qui représente plus de 99 % de la matière de l’Univers mais se trouve rarement sur notre planète (flamme à haute température, foudre).

2 Effet de succion de l’eau qui maintient les grains de sable en équilibre.


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Auteur de la note

Jérôme Quirant

Jérôme Quirant est agrégé de génie civil, Maître de (...)

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