Dynamique des rotations et frottement collectif dans les systèmes granulaires

L'unilateralite geometrique et la loi de frottement de coulomb constituent les aspects les plus generiques des interactions entre particules dans les systemes granulaires. Ces lois sont non-regulieres en ce sens que les variables conjuguees impliquees appartiennent a un ensemble continu des valeurs acceptables qui ne peut pas etre represente comme une fonction mathematique. Nous avons montre que ce caractere non-regulier entraine des correlations non-triviales, meme lorsqu'il s'agit des systemes a geometrie simple. Ces correlations apparaissent a la fois dans le temps, par une auto-organisation des variables dynamiques, et dans l'espace, par la formation des domaines de tailles intermediaires entre celle des particules et celle du systeme. Ces domaines sont lies a la mobilisation progressive de la force de frottement dans le systeme et aux modes de rotation collectifs. Les roulements ont pour effet majeur d'introduire un coefficient de frottement macroscopique inferieur au coefficient de frottement entre particules et une inertie effective plus grande que la masse totale du systeme. Celle-ci prend toute son importance dans la limite quasi-statique. Dans le contexte du desordre geometrique, les forces de contact s'organisent, quelque soit la composition du systeme en tailles des particules, pour definir une distribution statistique en loi de puissance pour les faibles et en decroissance exponentielle pour les fortes forces de contact. Pour ces etudes nous avons realise a la fois des simulations fondees sur les lois de contacts non-regulieres, des experiences en laboratoire et une analyse theorique detaillee