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Un problème qui glisse entre les doigts des physiciens depuis 150 ans est enfin en passe d’être résolu. Le mystère de la glace qui est glissante est resté longtemps entier, et elle semble être principalement régie par les molécules d’eau qui rebondissent dans la couche supérieure de la glace.

Des expériences avec des objets

Pour tenter de déterminer les propriétés de la glace et du glisseur qui sont à l’origine du glissement, Rinse Liefferink, de l’université d’Amsterdam aux Pays-Bas, et ses collègues ont réalisé une série d’expériences à l’aide de divers objets sphériques glissant sur de la glace maintenue à différentes températures. Ils ont découvert qu’il y a trois facteurs importants : la température de la glace, la pression exercée sur la surface de l’objet qui touche la glace et la vitesse de l’objet.
En matière de température, il y a une sorte de « sweet spot » autour de -10°C. À des températures plus élevées, la glace devient trop molle et les objets qui glissent commencent à y pénétrer, ce qui les ralentit. Et à des températures bien inférieures à -10°C, la friction entre les objets et la surface de la glace a augmenté de façon spectaculaire, les ralentissant à nouveau.
Des simulations ont montré que cela pouvait être dû au mouvement des molécules de la glace. « Il y a ces molécules d’eau qui dansent au sommet de la glace, et cette danse, la très grande mobilité des molécules d’eau, rend la glace glissante », dit Liefferink. « Si vous allez à -100°C, elles ne dansent pas, mais restent en quelque sorte immobiles. » En exerçant une pression trop forte sur l’objet qui glisse, on limite également le mouvement de ces molécules, ce qui diminue le caractère glissant.

Une ancienne explication était fausse

Des travaux antérieurs ont suggéré que la glace est principalement glissante à cause d’une couche d’eau liquide qui laisse les objets glisser dessus, mais Liefferink et ses collègues ont réalisé une expérience qui contredit cette hypothèse. Comme la glace est faite d’eau et fond facilement, il est difficile de dire s’il y a une couche liquide sur le dessus ou non. Ils ont donc utilisé un plastique dense ayant des propriétés similaires à celles de la glace et ont fait couler de l’eau dessus pour simuler cette couche. Ils ont constaté que les objets glissants ne glissaient facilement qu’après avoir atteint une vitesse d’environ 1 mètre par seconde.
« S’il y a une couche d’eau sur la glace, elle n’est intéressante qu’à une vitesse élevée », explique M. Liefferink. « Mais les enfants qui ne vont pas à cette vitesse élevée peuvent aussi patiner sur la glace, donc ça ne peut pas être cette couche d’eau. »
Cependant, les chercheurs n’ont pas pu effectuer tous leurs tests à grande vitesse. Cela signifie que, si nous comprenons maintenant parfaitement pourquoi la glace est glissante si vous faites du patin à glace lentement, il reste encore du travail à faire pour savoir si le même mécanisme la rend glissante à grande vitesse.
Cette recherche a été publiée dans Physical Review X.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pexels