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Pourquoi glisse-t-on si bien sur la glace ?
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Qu’est-ce qui rend la glace si glissante ? Question simple, réponse qui l’est beaucoup moins. En fait, on vient seulement de découvrir le phénomène précis qui permet de glisser sur la glace.
Le caractère glissant de la glace est attribué à la formation d’une mince couche d’eau liquide générée par frottement, ce qui permet par exemple à un patin de « surfer » sur ce film liquide. Cependant, l'épaisseur de cette couche restait inconnue et ses propriétés faisaient l’objet de débats. L’eau liquide étant un mauvais lubrifiant, comment ce film liquide peut-il baisser la friction et rendre la glace glissante ?
Un mélange d'eau glacée et de glace pilée
Une équipe française (Laboratoire de physique de l’Ecole normale supérieure - LPENS) s’est penchée sur le sujet. Les chercheurs ont mis au point un dispositif, contenant un diapason (comme en musique), qui a permis « d’écouter » les forces à l’œuvre dans le glissement sur la glace. Et ceci avec une précision remarquable, puisqu’il a été possible de sonder les propriétés de frottement à l’échelle nanométrique.
Les scientifiques ont ainsi pu démontrer pour la première fois, et sans ambiguïté, que le frottement génère effectivement un film d’eau liquide. Mais ce film réserve plusieurs surprises. D’une épaisseur de quelques centaines de nanomètres à un micron (un centième de cheveu), il est beaucoup plus mince que ce que suggéraient les estimations théoriques. Et de manière encore plus inattendue, le film n’est pas constitué d’eau simple, mais d’une eau aussi visqueuse que de l’huile, avec des propriétés viscoélastiques complexes.
Ceci suggère que la glace de surface ne se transforme pas complètement en eau liquide, mais qu’elle se retrouve plutôt dans un état mixte proche du granité, un mélange d’eau glacée et de glace pilée. Le mystère de la glisse sur la glace réside ainsi dans la nature « gluante » de ce film d’eau. Ces résultats vont non seulement permettre de mieux appréhender la glisse sur la glace, notamment pour les sports d’hiver, mais aussi de suggérer des solutions innovantes pour augmenter la friction afin d’éviter les dérapages sur les routes glacées.
Voir aussi l'article : Patinage sur glace : les conseils de sécurité
