Février est, pour les chanceux, synonyme de glisse et de vacances à la neige. Mais avant que toute cette neige ne disparaisse, Vincent Dolique, ingénieur de recherche au CNRS et spécialiste de la physique des matériaux et des sciences du sport, vous parle des technologies et recherches qui entourent le ski. Vous allez découvrir comment fonctionne un ski, pourquoi il glisse sur la neige et pas sur l’asphalte, comment un ski se déforme telle une corde à sauter, et comment des chercheurs ont greffé sur les skis de minuscules capteurs pour améliorer le geste du skieur.
En sciences, on commence toujours par modéliser les choses grossièrement – c’est ce que l’on appelle la « première approximation ». Une fois ce premier modèle établi et vérifié, on ajoute des paramètres qui permettront de « coller » un peu mieux à la réalité.
Pour le sujet qui nous occupe, on peut, en première approximation, modéliser un ski comme un poteau aplati (ou une poutre plate), ou encore une règle d’écolier. Cette règle pourra se déformer dans le sens de la longueur mais aussi se tordre dans sa largeur. On a une déformation, en première approximation, en deux dimensions. On néglige ici la troisième dimension (son épaisseur), car le ski est beaucoup plus long qu’épais.
Cette règle d’écolier va donc se tordre et, en fonction des contraintes qu’on lui appliquera (votre poids dans un virage, par exemple), le ski se déformera en suivant les lois de la physique. Des ondes de déformation se propageront. Comme une vague à la surface de l’eau. Imaginez une bassine rectangulaire : si vous tapez sur l’un des côtés, une onde se propagera et rebondira sur les trois autres côtés, rendant le système complexe. On observera l’apparition de modes et de nœuds de déformation. La même chose se produit lorsque vous tendez une corde à sauter par terre et que vous donnez une petite impulsion sur le manche : la corde se soulèvera et retombera, une onde se propagera le long de la corde et donnera lieu à des nœuds et des modes de vibrations propres à la géométrie et à la nature du matériau.
Les constructeurs vont modifier la géométrie du ski grâce aux connaissances de cette mécanique de déformation, et l’adapter à votre niveau. Un ski pour débutant sera plus court, plus souple, moins épais et plus large en ses extrémités afin d’amorcer les virages plus facilement. En revanche, plus on aura de technique et plus le ski sera grand, rigide, avec des inserts sous le pied pour permettre une meilleure réactivité, mais aussi nettement plus exigeant physiquement. Nous avons ici de la mécanique des solides bien connue des
