Jeux de grains
Grains de riz, petits pois, sable, perles, ballons, billes, gélules, graviers, céréales...
Éléments du quotidien, nous savons très peu de choses de ces grains qui nous entourent. Ils ont pourtant d'étonnantes propriétés que nous vous proposons de découvrir à travers l'exposition " Jeux de grains ".
Sous forme de tas, d'avalanches ou de constructions, venez observer, au moyen d'une vingtaine de manipulations, la manière dont ils se comportent et réagissent à leur environnement. Les milieux formés de grains font partie de la vie quotidienne de chacun.
Un sujet du quotidien
Certains matériaux familiers présentent des propriétés étranges. Leur observation permet d'éveiller notre curiosité et de nous interroger sur le monde environnant.
Des applications concrètes
Les champs d'applications de l'étude des milieux composés de grains en font un sujet scientifique d'actualité dont les développements sont fondamentaux.
Dans le domaine industriel, ils concernent aussi bien la pharmacie, l'agroalimentaire, les cosmétiques que l'industrie du bâtiment. Les prolongements de ce sujet en géophysique s'étendent aux glissements de terrains, aux avalanches, aux écoulements volcaniques, aux mouvements des glaciers ... mais aussi à la formation des anneaux de Saturne.
Aujourd'hui, industriels et chercheurs tentent de résoudre de nouvelles énigmes liées aux propriétés des matériaux granulaires.
Des grains mis en scène
L'espace des sciences vous invite dans un univers à part dans lequel les grains révèlent toutes leurs facettes.
Dès votre arrivée, vous aurez l'occasion de plonger vos doigts dans un tas de graines, de céréales et d'épices. Passez alors sous une arche de pierres et rejoignez le cœur de l'exposition. Votre chemin sera jalonné d'estrades et de tableaux composés de grains. Leurs tailles, leurs formes et leurs couleurs variées vous permettront d'appréhender la richesse des milieux granulaires par le plaisir des yeux.
Une démarche expérimentale
Les milieux granulaires fournissent de nombreuses expériences étonnantes et simples à réaliser... et pour certaines, reproductibles à la maison !
L'espace des sciences vous propose dans cette exposition une selection de neuf expériences à réaliser sur place
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Du sable aux grains
Des graines, des céréales, des épices… à toucher sans modération.
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Du bon empilement
De nombreux empilements sont possibles dans un tas de sable. Quand on verse des grains dans un récipient, ils s’empilent n’importe comment. On parle d’empilement désordonné. Il existe aussi des empilements très ordonnés beaucoup plus compacts et solides.
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Tasser ; un art difficile !
Pour tasser le sable ou le compacter, notre première intuition est d’appuyer et d’exercer une contrainte de surface. Cela ne sert à rien.
Si on veut le tasser, il faut ordonner les grains et rendre ainsi l’ensemble plus compact, c’est-à-dire diminuer le volume des espaces vides compris entre les grains.
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Contacts : de proche en proche
Dans un même tas, des points de contact existent entre les grains et des forces de pression se distribuent le long de ces points. C’est une des caractéristiques des milieux granulaires.
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Des effets de voûtes
Dans une arche de pierres ou de grains, les forces se distribuent vers le bas et surtout vers les côtés. C’est le classique effet de voûtes que les architectes utilisent depuis très longtemps dans la construction des ponts et des cathédrales.
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Le secret des sabliers
Lorsque les grains s’écoulent dans un sablier, ils glissent, ils roulent, ils se choquent et ils se collent les uns aux autres dans le plus grand désordre apparent. Et pourtant dans un sablier le débit du sable reste constant pratiquement jusqu’à la fin de l’écoulement. C’est le secret des sabliers.
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Attention avalanches !!!
Chacun a pu observer des avalanches, naturelles ou provoquées, en inclinant une boîte contenant un matériau granulaire quelconque (sel, sucre, sable, riz). On sait ainsi que l'inclinaison d'un milieu granulaire au-delà d'un certain angle provoque un écoulement.
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Des grains bien mélangés ?
Les matériaux granulaires, différents par la taille, la forme ou la masse de leurs grains ont tendance à se regrouper par famille de grains. C’est le phénomène de ségrégation : les grosses particules remontent tandis que les petites se faufilent sous les grosses.
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Les grains, nouvel état de la matière ?
Sous l’effet des phénomènes extérieurs, vents, vibrations, écoulements…, les matériaux granulaires subissent sans cesse des mouvements internes et de surface qui les réorganisent.
L'espace graines d'eveil
Dans un espace destiné aux enfants à partir de 4 ans, différents jeux de constructions et de découvertes sensorielles incitent au questionnement :
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Des instruments de musique à grains
En manipulant maracas, chékéré, bâtons de pluie, grelots... les plus petits découvrent les multiples sonorités des grains.
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Des jeux de construction
Les enfants testent l'instabilité et la fragilité des tas de grains en construisant des pyramides.
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Des " boîtes mystères "
Elles invitent à reconnaître, à l'aveugle, des grains de tailles, textures et poids variables.
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Une construction de voûte
Après avoir bâti leur voûte, les enfants éprouvent sa solidité en marchant dessus.
Animations
Graines d'éveil
Atelier 1 :
Des activités sensorielles sont proposées aux enfants afin qu'ils se familiarisent avec les propriétés des grains.
La vue, le toucher et l'ouïe sont tour à tour sollicités.
Ainsi, les enfants sont amenés à classer, selon leurs propres critères visuels (taille, couleur, apparence...), différents types de grains. Puis, ils tentent d'en reconnaître certains uniquement au toucher selon les textures, les formes, les poids,...
Enfin, en manipulant des instruments à leur disposition (maracas, bâton de pluie...), ils découvrent diverses sonorités que l'on peut obtenir selon les grains utilisés.
Atelier 2 :
A partir de jeux de constructions, les enfants éprouvent la solidité et la fragilité de leurs empilements.
En bâtissant leur pyramide, ils apprennent ainsi à appréhender les lois de l'équilibre.
En assemblant des voûtes, ils constatent ensuite que les vides ne sont pas toujours un risque d'instabilité.
Graines de découverte
Temps 1 :
L'atelier d'animation
Les enfants découvrent les grains au cours d'expériences participatives.
A partir d'objets familiers tels que le sablier ou la clepsydre, les élèves observent les comportements étonnants des milieux granulaires. Parfois liquides, parfois solides, ces milieux sont un état de la matière un peu particulier.
Les enfants apprennent, alors, à porter un nouveau regard sur ces grains qui font partie de leur quotidien (riz, sable, sucre, perles,...)
Temps 2 :
La visite orientée de l'exposition
Les élèves étudient certaines manipulations de l'exposition avec une démarche expérimentale. Des fiches à leur disposition leur indiquent les étapes à suivre. Ils commencent par imaginer le résultat de l'expérience, puis en manipulant et en observant, ils tirent alors les conclusions et comparent avec leur première impression.
Les observations sont souvent surprenantes et les résultats ne sont pas toujours ceux attendus !
Graines de savoir
Temps 1 :
Autour d'expériences participatives en ateliers, les visiteurs s'initient à la physique des milieux granulaires.
A l'aide d'un paysage familier, ils découvrent comment les grains se comportent les uns par rapport aux autres.
En effet, ramasser des coquillages sur la plage, construire un château de sable, marcher sur le sable humide... sont autant d'expériences qui font appels aux propriétés physiques des grains (ségrégation, compaction, dilatance,...).
Les visiteurs prennent alors conscience de la place omniprésente des grains dans leur quotidien et des nombreuses applications dans l'industrie (bâtiment, agroalimentaire, cosmétiques...).
Temps 2 :
Une visite libre de l'exposition est proposée.
Les visiteurs ont à leur disposition 24 manipulations qui leur permettent de développer une logique scientifique. Ils réalisent chaque étape de la démarche expérimentale en émettant leurs hypothèses, en manipulant et en tirant les conclusions qui s'imposent. Mais, les résultats ne sont pas toujours ceux auxquels ils pourraient s'attendre !
Horaires
Du 5 mars 2004 au 31 juillet 2004
