Publicité

JO 2018 : mais pourquoi glisse-t-on sur la glace ?

Deux athlètes chinois pendant une épreuve de patinage artistique en Corée du Sud. Julie Jacobson/AP

La réponse est loin d'être triviale. Les physiciens n'ont compris que récemment ce qui permettait d'expliquer cette curieuse propriété de l'eau gelée.

C'est un phénomène si commun qu'il nous paraît évident: la glace est glissante. Quiconque a déjà posé le pied d'un pas guilleret et insouciant sur une plaque de verglas en garde généralement un souvenir douloureux. Les raisons précises qui permettent d'expliquer ce phénomène sont longtemps restées mystérieuses. Ce n'est que depuis quelques années que les physiciens pensent avoir trouvé la réponse.

Des analyses minutieuses ont permis de montrer qu'il y avait à la surface de la glace une couche très fine, mille fois moins épaisse qu'un cheveu, dans un état pseudo-liquide. Les atomes y sont un peu beaucoup plus libres que dans un solide (mais pas tout à fait autant que dans un liquide). Cette couche se comporte comme un tapis de billes nanométriques, faisant chuter d'un facteur 10 le coefficient de friction de la glace par rapport à un matériau classique de même rugosité.

Nul besoin d'invoquer la formation d'une pellicule d'eau entre le patin et la glace pour expliquer la glisse. De toute façon, il est démontré que la pression exercée par lame n'est pas suffisante pour faire fondre la glace, que les forces de frictions ne sont pas assez intenses non plus à petite vitesse pour déclencher la fonte, tandis qu'à grande vitesse, l'énergie de frottement se dissipe principalement dans les profondeurs de la glace. L'intérêt du patin réside plutôt dans la minimisation de la surface de contact qui limite l'adhérence. Si les patins de vitesse ont des lames plus longues, c'est pour gagner en stabilité au moment de la poussée.

Lévitation à grande vitesse

La neige est beaucoup moins glissante car les flocons rendent sa surface très irrégulière. Pour glisser correctement, il faut cette fois-ci faire fondre le sommet des cristaux de glace afin de «lubrifier» la surface de contact. C'est sur ce principe que repose le ski. Le frottement des spatules créé une pellicule d'eau extrêmement fine au niveau des points de contact avec la neige.

Il ne faut pas que cette couche d'eau liquide soit trop épaisse, sous peine de provoquer un effet ventouse qui «collerait» le ski à la piste. C'est la raison pour laquelle les skis peuvent être rainurés pour évacuer l'eau en trop (comme des pneus de voiture) ou que l'on «farte» les skis avec une couche de gras hydrophobe. En fonction de la température extérieure, du type de neige, du poids du skieur, de l'humidité de l'air, du revêtement, etc, ce fartage peut-être optimisé pour une glisse optimale.

À plus grande vitesse, il est encore possible de glisser sur une pellicule d'air qui se forme entre les skis et la neige. Cette transition est vécue par les skieurs du kilomètre lancé lorsqu'ils passent au-dessus de 200 km/h. L'air joue probablement aussi un rôle très important dans la glisse du palet de hockey. «Il est suffisamment léger, une centaine de grammes, pour léviter sur une fine couche d'air à grande vitesse», nous expliquait lors des précédentes olympiades d'hiver Lydéric Bocquet, physicien à l'École normale supérieure qui travaille sur ces questions.

JO 2018 : mais pourquoi glisse-t-on sur la glace ?

S'ABONNER
Partager

Partager via :

Plus d'options

S'abonner
57 commentaires
  • Violoncelles

    le

    "Des analyses minutieuses ont permis de montrer qu'il y avait à la surface de la glace une couche très fine, mille fois moins épaisse qu'un cheveu, dans un état pseudo-liquide"
    On connait l'état solide , l'état liquide , l'etat gazeux , mais on ne connait pas l'état pseudo-liquide. Enfin un calcul simple de mesure de pression sous l'une des 2 carres d'un des patins du hokeyeur montre aue la pression atteint facilement 1400 tonnes/metre carré , ce qui est suffisant pour faire passer l'eau de l'état splide à l'état liquide.

  • Bakchich

    le

    Les lames des patins ne font pas fondre la glace parce que " la pression exercée par lame n'est pas suffisante", mais les spatules des skis, dont la pression est pourtant répartie sur une surface beaucoup plus large, font fondre la neige... Je veux bien croire que les cristaux de neige fondent plus facilement que de la glace compacte, mais votre argumentation, appuyée par l'imparable "De toute façon, il est démontré que..." n'est pas convaincante.

  • Paul Emiste

    le

    Pour s´amuser.

À lire aussi