COLLECTIVE BEHAVIOURS OF GRANULAR MASSES UNDER VERTICAL VIBRATIONS

Résumé
Nous observons deux types de comportement collectif induit par un mouvement vibratoire vertical au sein d'une couche horizontale de matière en grains. Au delà d'un seuil critique de l'accélération imposée, un écoulement convectif des grains est observé ; la surface libre horizontale de la couche devient instable et un tas se forme spontanément. La pente de ce tas diminue à accélération élevée, et des déformations localisées se propagent de façon erratique à la surface de la couche, qui est en moyenne horizontale. Il existe cependant des plages de fréquence et d'amplitude de l'excitation, pour lesquelles une onde stationnaire, de fréquence moitié de celle de l'excitation, forme une structure spatiale de grande amplitude et parfaitement ordonnée de la couche de grains.

Abstract
We report two types of collective behaviour of a horizontal layer of rigid particles under vertical vibrations. Beyond a threshold of the acceleration a convective flow of particles is observed and the horizontal free surface becomes unstable. A heap with a constant slope is generated ; the slope decreases at large accelerations, and localized waves propagate in an erratic fashion on the free surface, which is on the average roughly horizontal. However, we found intervals in excitation frequency and amplitude, where a standing surface wave is generated at half the excitation frequency, and forms a perfectly ordered surface pattern.