Africa-Press – Cameroun. On connaît tous le crissement souvent stressant, du coup de frein brutal d’un vélo ou de la sneaker qui freine d’un coup sur le terrain de basket. Mais, au-delà de leur bruit horripilant, ces deux actions ont en commun d’illustrer ce qu’il se passe lorsque un matériau souple entre en friction avec un plus rigide. Armés de leur caméra haute-vitesse, Katia Bertoldi, de l’Université de Harvard (Etats-Unis), et ses collègues ont capturé le phénomène pour en tirer une explication dans les pages de la revue Nature.
Des travaux précédents avaient suggéré que les ondes sonores du crissement pouvaient résulter du contact intermittent entre les deux surfaces. Mais ces études s’étaient concentrées sur des frictions lentes, insuffisantes à créer les « SQUIIIIIIK ! » caractéristiques.
Un train d’ondes supersoniques
D’où l’ambition d’observer ces interactions à haute vitesse, 1 million d’images à la seconde. Les scientifiques ont filmé une sneaker « couinant » lorsqu’elle dérapait très vite, à 36 km/h, sur un plancher de verre. À la surface de la semelle, sont alors apparues des déformations ondulant à la manière d’une vague, chacune accompagnée d’un mini-crissement dont la hauteur était conditionnée par l’épaisseur et la dureté de la semelle. Confirmant l’existence d’un train d’ondes à haute vitesse se propageant le long de l’interface entre la plancher et les motifs de la semelle.
La même expérience menée avec des blocs de caoutchouc totalement plats frottés sur du verre donnaient des pulsations sonores plus irrégulières qui, au bout du compte, ressemblaient plus à un vrombissement.
Et la lumière fut !
Mais l’expérience a révélé autre chose, de totalement inattendu. A plusieurs occasions, les images haute-vitesse ont dévoilé aux chercheurs que la friction produisait des mini-éclairs ! Des décharges triboélectriques de même nature que celles générées par exemple par le frottement d’un lainage sur un tube de verre.
Puisqu’il existe une relation directe entre la fréquence sonore émise et la hauteur et dureté de la semelle, certains des membres de l’équipe se sont livrés à une petite démonstration musicale. Munis de blocs crénelés de différentes hauteurs, ils ont pu rejouer la marche impériale de Star Wars (voir la vidéo ci-dessous).
Bien entendu, les implications dépassent le seul problème des chaussures qui couinent. La rencontre brutale entre une surface solide et une qui l’est un peu moins est caractéristique des tremblements de terre et autres mouvements tectoniques. Là aussi, le long des lignes de faille, le séisme va s’accompagner de trains d’ondes sonores parfois plus rapides que la vitesse du son. Et beaucoup plus dévastateurs.
