Si vous consommez des céréales au petit-déjeuner le matin, il vous est sûrement arrivé un jour ou l'autre de pester contre cette satanée poudre qui se retrouve immanquablement au fond du paquet ou du sac plastique et qui, une fois le lait mis dans le bol, se transforme en une espèce de bouillie pâteuse⁽¹⁾.
Cette poudre, c'est – vous l'avez deviné – le résultat du frottement de vos céréales les unes sur les autres : elles s'érodent, et la poudre tombe au fond avec les petits bouts de céréales.

Mais, quand on y réfléchit, dans un paquet, les céréales sont plutôt tassées les unes sur les autres, ce qui limite les grands mouvements, alors comment ces petits morceaux se retrouvent-ils en bas ?
C'est le résultat d'un phénomène qu'on nomme la ségrégation, qu'on retrouve à chaque fois qu'on a un empilement d'objets de tailles différentes⁽²⁾.

Lorsqu'il y a plus d'objets de grande taille que d'objets de petite taille⁽³⁾, les grands objets se gênent entre eux dans leurs mouvements, tout en laissant des espaces suffisamment grands pour laisser passer les plus petits objets. Dans notre exemple, les grosses céréales se bloquent entre elles, mais la poudre et les morceaux de céréale passent sans problème. L'ensemble est bien sûr soumis à la gravité, mais comme seuls les morceaux et la poudre peuvent se mouvoir sans gêne, il n'y a qu'eux qui se retrouvent en bas. C'est ce qu'on nomme la ségrégation par percolation⁽⁴⁾

Mais lorsque la situation est inverse, c'est-à-dire qu'il y a plus d'objets de petite taille que d'objets de grande taille⁽⁵⁾, on retrouve aussi une ségrégation, et les gros objets se retrouvent au-dessus ! Ce qui se passe ici, c'est que les gros objets, en bougeant un peu, laissent sous eux un peu de place, ce qui permet aux plus petits de s'y faufiler (attirés par la gravité, toujours), et au fur et à mesure les gros objets se retrouvent en haut. On nomme ce type de ségrégation la ségrégation par vibration⁽⁶⁾, et si on ne retrouve pas ce fonctionnement dans les paquets de céréales, vous pouvez toutefois le tester en mettant du sable avec quelques galets dans un pot de confiture et en remuant le tout énergiquement⁽⁷⁾.

Dans ces deux cas⁽⁸⁾, on remarque bien une séparation automatique des deux types d'objets, les gros et les petits, d'où le terme de ségrégation.

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1. ⁽¹⁾ ↑ Si, si, le titre est bien correct ! Certes on ne dirait pas à première vue, mais vous allez voir !
2. ⁽²⁾ ↑ Je vous avait dit que le titre était correct !
3. ⁽³⁾ ↑ On considère ici le volume de la poudre par rapport au volume des céréales entières : si on comptait le nombre de particules dans ladite poudre, on en trouverait bien plus que de céréales…
4. ⁽⁴⁾ ↑ Car les petits objets peuvent percoler par les trous laissés par l'empilement des gros objets.
5. ⁽⁵⁾ ↑ On parle à nouveau ici en termes de volume.
6. ⁽⁶⁾ ↑ En effet, si n'importe quels mouvements répétés de l'empilement permet cette ségrégation, c'est avec des vibrations qu'on obtient les résultats les plus rapides.
7. ⁽⁷⁾ ↑ De préférence après avoir fermé le couvercle…
8. ⁽⁸⁾ ↑ Il existe d'autres types de ségrégation, mais ils sont moins intéressants.