Alors qu’il regardait les Celtics de Boston jouer depuis les tribunes du TD Garden, un bruit n’a cessé d’attirer l’attention d’Adel Djellouli.
«Ce grincement lorsque les joueurs glissent sur le sol est omniprésent, a-t-il déclaré. Il est toujours là, n’est-ce pas?»
Les chaussures qui grincent font partie de la symphonie d’un match de basket-ball, lorsque les semelles en caoutchouc frottent contre le parquet alors que les joueurs font des pas chassés, des coupes et des pivots et que les défenseurs bougent leurs pieds pour rester devant leur adversaire.
En rentrant chez lui après le match, M. Djellouli s’est demandé comment ce bruit était produit. En tant que spécialiste des matériaux à l’université de Harvard, il avait les moyens de le découvrir.
Ses collègues et lui ont fait glisser une chaussure de sport sur une plaque de verre lisse à plusieurs reprises. Ils ont enregistré les grincements à l’aide d’un microphone et ont filmé le tout avec une caméra haute vitesse pour voir ce qui se passait sous la chaussure.
Ils décrivent leurs conclusions dans une étude publiée mercredi dans la prestigieuse revue Nature. Alors que la chaussure s’efforce de maintenir son adhérence, de minuscules sections de la semelle changent de forme lorsqu’elles perdent momentanément, puis retrouvent, le contact avec le sol des milliers de fois par seconde, à une fréquence qui correspond à la hauteur du grincement sonore que nous entendons.
«Ce grincement est essentiellement dû au fait que votre chaussure ondule ou crée des plis qui se déplacent très rapidement. Ils se répètent à une fréquence élevée, et c’est pourquoi vous entendez ce bruit grinçant», a expliqué M. Djellouli.
Les motifs d’adhérence sur les semelles peuvent également jouer un rôle. Lorsque les chercheurs ont fait glisser des blocs de caoutchouc plats et sans relief sur le verre, ils ont observé une série d’ondulations chaotiques et désorganisées, mais n’ont pas entendu de grincements.
Les motifs en forme de crêtes sur la semelle de vos chaussures peuvent donc organiser les impulsions pour produire un son clair et aigu.
D’autres chercheurs ont déjà étudié ce phénomène, mais cette étude sur les chaussures de sport examine la friction à des vitesses beaucoup plus élevées. Et pour la première fois, elle établit un lien entre les impulsions rapides et le grincement qu’elles produisent.
Ces découvertes ne servent pas seulement à satisfaire la curiosité d’un fan de basket-ball. Elles pourraient également aider à répondre à d’importantes questions pratiques.
«La friction est l’un des problèmes les plus anciens et les plus complexes de la physique», a écrit le physicien Bart Weber dans un éditorial accompagnant cette nouvelle recherche. Pourtant, malgré son importance pratique, écrit-il, «elle est difficile à prévoir et à contrôler».
Une meilleure compréhension de la friction pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre comment les plaques tectoniques de la Terre glissent et se frottent lors des tremblements de terre, par exemple, ou à économiser de l’énergie en réduisant la friction et l’usure.
Elle pourrait également contribuer à éliminer les moments hors du terrain où les chaussures qui grincent peuvent être un peu gênantes ou embarrassantes, comme dans un couloir de bureau silencieux.
Cette étude n’apporte pas de solution, bien qu’Internet regorge de conseils qui peuvent s’avérer risqués, comme frotter les semelles avec du savon ou une feuille pour sèche-linge. Mais certaines des conclusions de l’étude pourraient aider à concevoir à l’avenir des chaussures qui ne grincent pas.
Par exemple, une expérience supplémentaire a montré que modifier l’épaisseur du caoutchouc pouvait rendre le grincement plus grave ou plus aigu. À l’avenir, pourrions-nous régler nos chaussures de manière à ce qu’elles grincent à une fréquence si élevée que nous ne puissions même pas l’entendre?
«Nous pouvons désormais commencer à concevoir des modèles adaptés», a indiqué M. Weber, qui travaille au Centre de recherche avancée en nanolithographie et à l’Université d’Amsterdam, lors d’une interview. «Nous pouvons commencer à créer des interfaces qui émettent ce son si nous voulons l’entendre, ou qui ne l’émettent pas si nous ne voulons pas l’entendre.»