Lorsqu’un objet se déplace dans un milieu granulaire, il subît des forces. La force de traînée agît contre le mouvement de l’objet, tandis que la force de portance agît perpendiculairement à sa direction de déplacement. Le film suivant montre comment la force de portance générée par un milieu granulaire constitué de billes de verre pousse vers le haut une perle en verre attachée à un fil, jusqu’à la faire émerger à la surface.

Dans un milieu granulaire il est d’autant plus difficile de déplacer un objet qu’il est enfoncé profondément, car la force de traînée augmente avec la pression. Cependant, cela n’est pas toujours vrai: certaines trajectoires peuvent amener à structurer le milieu granulaire et à écranter le poids des grains situés au dessus de l’objet. C’est le cas lorsqu’un cylindre horizontal tourne dans un milieu granulaire, ce qui conduit à une force de traînée bien plus faible qu’attendue. L’image suivante (simulation éléments discrets) montre que le champ de pression est complètement modifié entre la première rotation du cylindre et après plusieurs rotations.

Première rotation	État final

 

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En savoir plus:
Sur la portance : F. Guillard, Y. Forterre, O. Pouliquen. Lift forces in granular media.Physics of Fluids 26 043301. (2014)

 

Sur la saturation de la traînée: F. Guillard, Y. Forterre, O. Pouliquen. Depth independent drag force induced by stirring in granular media Physical Review Letters 110 138303 (2013)

Sur la structuration du milieu granulaire: F. Guillard, Y. Forterre, O. Pouliquen. Origin of a depth-independent drag force induced by stirring in granular media. Physical Review E. 91 022201 (2015)