Un fluide est caractérisé par sa viscosité. Plus un fluide est visqueux, plus il s'écoule difficilement. Par exemple, le miel est plus visqueux que l'eau. C'est Isaac Newton qui a le premier mis en équation ces phénomènes, en supposant que la viscosité ne dépendait que de la température et de la pression, mais pas des forces exercées sur le fluide. C'est le cas pour de nombreux gaz, l'eau, les huiles faiblement visqueuses, la plupart des solvants. Par exemple, si on agite de l'eau, elle garde la même viscosité.

Mais de nombreux fluides voient leur viscosité changer, parfois dramatiquement, quand on y applique une force. Par exemple, si l'on enfonce doucement la main dans un mélange d'eau et de maïzena, elle pénètre sans problème. Par contre, si on frappe violemment le mélange, la main ne pénètre pas, et l'on se heurte à une surface « dure ». Il existe plusieurs comportements non newtonien. Par exemple, celui du mélange eau-maïzena est dit rhéoépaississant, car il devient plus visqueux quand on lui applique une force plus intense. Dans le yaourt, c'est le contraire : en augmentant les forces appliquées, par exemple en le remuant, il devient de plus en plus liquide, c'est à dire de moins en moins visqueux.

Un fluide est caractérisé par sa viscosité. Plus un fluide est visqueux, plus il s'écoule difficilement. Par exemple, le miel est plus visqueux que l'eau. C'est Isaac Newton qui a le premier mis en équation ces phénomènes, en supposant que la viscosité ne dépendait que de la température et de la pression, mais pas des forces exercées sur le fluide. C'est le cas pour de nombreux gaz, l'eau, les huiles faiblement visqueuses, la plupart des solvants. Par exemple, si on agite de l'eau, elle garde la même viscosité.

Mais de nombreux fluides voient leur viscosité changer, parfois dramatiquement, quand on y applique une force. Par exemple, si l'on enfonce doucement la main dans un mélange d'eau et de maïzena, elle pénètre sans problème. Par contre, si on frappe violemment le mélange, la main ne pénètre pas, et l'on se heurte à une surface « dure ». Il existe plusieurs comportements non newtonien. Par exemple, celui du mélange eau-maïzena est dit rhéoépaississant, car il devient plus visqueux quand on lui applique une force plus intense. Dans le yaourt, c'est le contraire : en augmentant les forces appliquées, par exemple en le remuant, il devient de plus en plus liquide, c'est à dire de moins en moins visqueux.

Le lait est essentiellement composé d'eau, de matières grasses (des lipides), de lactose (un sucre) et de protéines. Il existe deux groupes de protéines, mais dans le lait de vache, 80% des protéines sont des caséines. Ces molécules de caséine s'associent entre elles pour former ce que l'on appelle des sous-micelles, dont la taille varie entre 5 et 10 nm (millionième de millimètre). Il existe dans le lait de vache plusieurs types de caséine (appelées alpha S1, alpha S2, béta, kappa, ...). Chaque sous-micelle est composé d'un assemblage de ces différentes caséines, selon une structure bien précise qui rend la sous-micelle particulièrement stable. Très grossièrement, on peut dire qu'une sous-micelle est plus ou moins sphérique.

Les sous-micelles vont elles-mêmes s'associer pour créer des micelles de caséine. Une micelle compte entre 10 et 100 sous-micelles, et sa taille peut donc atteindre 500 nm, soit un demi micromètre. L'assemblage final est là aussi plus ou moins sphérique, et dans le lait, les micelles sont en suspension dans l'eau.

La structure, la stabilité et le comportement des micelles dépendent de nombreux facteurs, tels que l'acidité du lait, sa température ou encore la présence d'enzymes. Par exemple, si l'on augmente l'acidité du lait, les micelles vont s'accrocher les unes aux autres pour former de longues chaînes, ce qui aura pour effet d'épaissir le milieu et de produire la gélification caractéristique du yaourt. Pour en savoir plus, voir cette excellente présentation sur le site web de l'université de Lille.

La structure du yaourt : de gauche à droite, les sous-micelles, les micelles, et l'organisation des micelles dans le lait et le yaourt. D'après http://biochim-agro.univ-lille1.fr/proteines/co/Module_Proteines_13.html et Williams12357, via Wikimedia Commons

L'argile est une matière naturelle très abondante, constituée essentiellement de silice et d'aluminium. Ces atomes s'assemblent pour former des feuillets, et l'argile est donc un empilement de feuillets, ce qui explique sa structure en plaquette. Pour en savoir plus, consultez ce document.

Argile vue au microscope. Crédit http://cone6pots.ning.com/forum/topics/claybody-for-large-scale-ceramics.

Les sables mouvants décrits dans cet épisode de Kézako sont les plus répandus. Ce sont notamment ceux que l'on rencontrent en France dans les estuaires, par exemple en baie de Somme, ou en baie du Mont Saint Michel. Mais il existe d'autres mécanismes pouvant mener à des résultats similaires. Le plus spectaculaire se rencontre dans les déserts très secs, sans la moindre goutte d'eau. Ces sables mouvants secs sont formés exclusivement de grains de sable très fins, mais aussi très aérés : c'est donc l'air brassé entre les grains qui donnent son volume au sable. La structure est extrêmement fragile, et si l'on marche dessus, elle s'effondre très rapidement. Ce type de sables mouvants est très rare, mais extrêmement dangereux. En fonction de la taille de la poche de sable, ils pourraient engloutir une personne ou même un véhicule.