En bref : Flashes   

Physique : Tribologie

collaboration Isabelle Burgun
Agence Science-Presse,  Vendredi 17 Février 2006

La physique de la glisse

Photo Harry Foster

Pourquoi glisse-t-on sur la glace? Après tout, c'est un solide, et personne ne ferait du patin sur un plancher de métal. Même mouillé... Répondre à cette question demande une petite introduction à la tribologie, la science et technologie du frottement, (de tribein - frotter et logos - étude).

C'est un domaine surprenant où l'on peut y affirmer une chose : «l'eau diminue l'adhérence de deux objets», tout comme son contraire : «l'eau augmente l'adhérence de deux objets».

La clé de la glisse réside dans l'absence de frottements, qui est la force qui s'oppose à tout déplacement. Nous vivons dans un monde de frottements. Une chance car ainsi, nous pouvons marcher dans la rue: nos chaussures s'accrochent à la surface du trottoir et nous permettent ainsi d'avancer.

Pour comprendre pourquoi un solide ne glisse pas sur un autre, il faut lorgner sa surface à l'aide d'un puissant microscope. Même le métal le plus poli présente des irrégularités de surface. De véritables montagnes et ravins à petite échelle. Lorsque les deux solides se frottent, les montagnes de l'un pénètrent dans les ravins de l'autre, et vice-versa... ce qui freine tout déplacement.

Et la force de frottements dépend de la force avec laquelle les deux solides sont pressés l'un contre l'autre. Il faut savoir que le coefficient de frottement, le rapport de force de frottement et de la masse de l'objet à déplacer, varie avec la nature des substances en contact. Pour contourner les frottements, on a recours à la lubrification. On badigeonne la surface avec de l'huile, de la graisse et même du graphite. Ce carbone possède des atomes disposés en couches qui glissent aisément l'une sur l'autre.

Pour revenir à nos patins. Que se passe-t-il lorsque le métal de nos lames se pose sur la surface solide de la patinoire? À mesure que l'on avance, la pression exercée sous les patins dégage de la chaleur et... fait fondre la glace. Car frotter deux surfaces dégage de l'énergie. De cette manière, nous lubrifions notre chemin par une mince couche d'eau. C'est QFD, ce qu'il fallait démontrer!

Un autre mystère du monde de la glisse sportive a été résolu dernièrement par deux physiciens de l’Université de Northern British Columbia : pourquoi les pierres de curling font-elles une trajectoire courbe? Mais c'est une autre histoire...