La démarche expérimentale




Lorsqu'on se place sur un sable mouvant, on s'enfonce. Quels sont donc les différents paramètres qui contribuent à ce phénomène?

Nous avons choisi d'établir une démarche expérimentale permettant de modéliser la structure des sables mouvants dans le but d'en comprendre le mécanisme.
L'étude portera sur l'influence de certains facteurs c'est à dire:
-Pour la première expérience, on prend deux granulométries différentes de sable pour voir si le corps va s'enfoncer plus ou moins rapidement.
-Pour la deuxième expérience, si on prend deux masses différentes, la masse du corps aurait-elle une influence sur la vitesse d'enfoncement?
-Pour la troisième expérience, on veut mettre en évidence que lorsque la structure du sable mouvant est perturbée alors la masse s'enfonce plus rapidement.
-Pour la quatrième expérience, il s'agit de déterminer la vitesse d'enfoncement d'un corps lorsqu'on fait varier les proportions du sable mouvant.

Les résultats nous permettront de valider ou non nos hypothèses à la fin de ce protocole.

1ère expérience:
Granulométries différentes:

Matériel utilisé:
La graduation des béchers se limite à 550 mL mais ils peuvent contenir un peu plus de 600 mL. Les quantités ne dépasseront donc pas 600 mL

- 2 béchers de 550 mL
- Sable fin (200 mL)
- Sable à granulométrie importante (200 mL)
- Argile bentonite (50 mL)
- Eau salée (salinité 35g/L) (250mL)
- Masse marquée 100g



500 mL
Masse marquée 100g

500 mL
Eau salée
(250 mL)

Eau salée
(250 mL)

250 mL
Argile bentonite (50 mL)
250 mL
Argile bentonite (50 mL)

Sable fin (200mL)
200 mL
200 mL

Sable grossier (200mL)




Nous savons, d'après la partie mécanisme, que pour obtenir un sable mouvant type dans les proportions correctes, il faut 40% de sable fin, 50% d'eau salée et 10% d'argile. Notre bécher est gradué jusqu'à 550 mL mais d'une contenance supérieure. Pour faciliter les mesures, l'addition des composants sera égale à 600 mL.
Il faut donc 250 mL d'eau salée, 200 mL de sable ainsi que 50 mL d'argile bentonite. Pour notre expérience, nous aurons besoin de deux types de sables à granulométrie différente. Le premier bêcher contient le sable grossier et le deuxième le sable fin. L'enfoncement de chacune des masses marquées, dans ces deux béchers, nous permettra de savoir lequel des deux est similaire à celui d'un sable mouvant. Cette expérience est considérée comme « témoin » .Il permet de vérifier si le sable fin l'est assez pour que les expériences suivantes fonctionnent.

2ème expérience:
Influence de la masse:

Matériel utilisé:
- Bécher (de 550 mL) utilisé dans l'expérience précédente c'est à dire avec le sable fin
- 2 masses marquées de 50g et 100g


1)

Bêcher
2)
500 mL


250mL

200 mL


Masse marquée de 100g
Masse marquée de 50 g





Nous introduisons, dans un premier temps, la masse marquée de 100 g puis dans un deuxième temps, la masse de 50 g dans le sable mouvant.



3ème expérience:
Influence de l'agitation:

Matériel utilisé:
- Bécher (de 550mL) utilisé dans l'expérience précédente
-Agitateur magnétique
-Masse marquée de 100 g





Bécher
Masse marquée

Masse marquée

500 mL
500 mL

Prise électrique
Bécher
250 mL
250 mL

200 mL
200 mL

Barreau magnétique


Agitateur magnétique

Avec agitation
Sans agitation



In vivo, l'agitation s'effectue par un corps en mouvement. Nous allons simuler in vitro l'agitation du corps avec un barreau magnétique placé dans le sable. Ceci a pour but de montrer la déstructuration des différentes couches du sable mouvant par cette agitation, ce qui entraîne un enfoncement plus rapide de la masse.
Après avoir allumé l'agitateur magnétique à sa puissance maximale, afin d'obtenir un résultat pertinent, nous introduisons la masse dans les deux béchers. Le 1er avec agitation et le 2ème sans agitation.

4ème expérience:
Influence des proportions:

Avec plus d'argile (+100 mL) :

Matériel utilisé:
-1 bécher de 550 mL à contenance supérieure :
- Sable (200 mL)
600 mL
- Argile bentonite (150 mL)
Eau salée
- Eau salée (salinité 35g/L) (250 mL)
- Masse marquée 100g
350 mL
Argile bentonite

200 mL

Sable fin




On ajoute au fur et à mesure les trois ingrédients principaux.
Puis avec un chronomètre, on mesure le temps que prend la masse pour s'enfoncer complètement.





Avec plus de sable (+100 mL) :


Matériel utilisé:
-1 bécher de 550mL à contenance supérieure:
- Sable (300 mL)
600 mL
Eau salée
- Argile bentonite (50 mL)
- Eau salée (salinité 35g/L) (250 mL)
300 mL
350 mL
Argile bentonite
- Masse marquée 100 g

Sable fin




On ajoute au fur et à mesure les trois ingrédients principaux.
Puis avec un chronomètre, on mesure le temps que prend la masse pour s'enfoncer complètement.




Avec plus d'eau salée (+100 mL) :

Matériel utilisé:
-1 bécher de 550 mL à contenance supérieure:
-Sable (200 mL)
-Argile bentonite (50 mL)
600 mL
-Eau salée (salinité 35g/L) (350 mL)
Eau salée
- Masse marquée 100 g

250 mL
Argile bentonite

200 mL

Sable fin




On ajoute au fur et à mesure les trois ingrédients principaux.
Puis avec un chronomètre, on mesure le temps que prend la masse pour s'enfoncer complètement.



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