Une étude théorique des frottements entre solides, étude qui analyse le processus molécule par molécule, pourrait aboutir à envisager dans un futur proche le freinage d'urgence des véhicules d'une manière plus efficace que le simple fait d'écraser une pédale de freins ou d'utiliser un système ABS.
Les scientifiques et les ingénieurs ont intégré une énorme quantité d'informations empiriques sur les phénomènes énergétiques qui ont lieu quand deux surfaces frottent l'une sur l'autre. Ils ont même conçu de nombreuses règles et lois physiques pour expliquer ces forces. Ces lois sont adéquates pour la plupart des applications pratiques.
Beaucoup de pratique, peu de théories
Cependant, selon le Professeur Peter Reimann, de l'Université de Bielfeld en Allemagne, notre conception de la façon dont le frottement est lié au comportement des solides au niveau moléculaire est loin d'être complète. Reimann et ses collaborateurs espèrent améliorer notre compréhension fondamentale des lois microscopiques régissant les matériaux en contact.
"Dans nos travaux, nous avons considéré un modèle théorique simplifié", explique Reimann. "Il se compose d'un unique et minuscule point se déplaçant sur une surface atomique plane. C'est un système minimal bien contrôlé et particulièrement simple qui nous permet d'étudier les forces entre le point et la surface". Les expérimentalistes qui étudient les frottements utilisent une modélisation analogue pour mesurer les forces réelles mises en oeuvre.
L'équipe de Reimann a effectué une description mathématique du système qui tient compte des forces entre le point et la surface à un niveau microscopique tandis que le point balaie la surface. Leur modèle est en accord avec des résultats expérimentaux antérieurs ce qui confirme sa validité. Cependant, une conclusion étonnante est apparue. Le modèle suggère que les forces de frottement augmentent lorsque le point commence à se déplacer, puis atteignent un maximum alors qu'il accélère, mais ensuite ces forces diminuent même si le point continue à accélérer.
Ni Blocage, ni ABS
"Nous trouvons cette prévision tout à fait surprenante et les expérimentalistes ont déjà fait part de leur intérêt pour la tester dans leurs laboratoires", indique Reimann. "Si un comportement semblable était observé lors du contact entre les pneus d'une voiture et la route, des implications importantes pour la sécurité routière pourraient suivre. Les résultats suggèrent que ni le blocage des roues ni le système ABS traditionnel ne sont les méthodes les plus efficaces pour arrêter une voiture sur une distance la plus courte possible", explique Reimann. "Un compromis entre ces deux approches du freinage pourrait être beaucoup plus pertinent".