Une équipe de chercheurs de l’Université de l’Illinois à Chicago, de l’Université de Syracuse et de l’Université de Pennsylvanie, a mis au point un moyen de montrer comment un certain morceau de matériau se froisse après avoir été aplati. Dans leur article publié dans la revue Physique naturellele groupe décrit des expériences qu’ils ont menées avec de minuscules morceaux de plastique.
Des recherches antérieures ont montré qu’il est difficile de comprendre les règles de froissement pour presque tous les matériaux – il y a tout simplement trop de variables impliquées pour les maîtriser. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont cherché à comprendre comment le froissement fonctionne dans un seul matériau lorsqu’il se froisse dans un cadre contrôlable.
Les travaux faisaient suite aux travaux effectués par Ian Tabasco, mathématicien à l’Université de l’Illinois à Chicago. Il a développé une théorie centrée sur les coûts énergétiques impliqués lorsqu’un matériau se froisse. Pour tester ses théories, les chercheurs ont d’abord créé des simulations de réponses matérielles à l’incitation d’une manière décrite par les formules mathématiques de Tabasco. Cependant, ils ont constaté qu’un environnement simulé n’était pas viable, ils ont donc mis en place un scénario de test dans le monde réel.
Ils ont placé des morceaux de plastique minces et plats sur une surface de verre incurvée, puis l’ont fait tourner, ce qui a rendu le plastique encore plus fin en prenant la forme du verre incurvé. Ensuite, ils ont placé les morceaux de plastique incurvés sur une surface humide et ont observé que la tension de l’eau forçait le plastique à se froisser. Ils ont ensuite utilisé les données des rides qui se sont développées pour affiner les simulations et ont constaté que cela conduisait à plusieurs reprises à la génération de règles décrivant l’apparition et le comportement des rides.
Les chercheurs ont découvert, par exemple, que les rides se formant en rangées plutôt que sur les bords d’un patch dépendaient de la forme du morceau de plastique juste avant la formation des rides. Ils ont également découvert qu’ils étaient capables de prédire où les rides apparaîtraient dans un morceau de plastique donné s’ils divisaient la zone de plastique en plusieurs petites sous-unités. Dans de telles conditions, ils ont découvert que les calculs de Tabasco pouvaient être utilisés pour décrire les types d’ondulations qui apparaîtraient et entraîneraient des plis.
Ian Tobasco et al, Solutions exactes pour les motifs de rides des coques élastiques confinées, Physique naturelle (2022). DOI : 10.1038/s41567-022-01672-2
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