? Mécanique : pourquoi les nœuds de lacets ne tiennent pas

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Mécanique : pourquoi les nœuds de lacets ne tiennent pas ?
Par Sarah Sermondadaz
Une étude de l'université de Berkeley s'est intéressée à la mécanique des nœuds de chaussures. Leur conclusion ? Le mouvement du pied lors de la marche ou de la course les défait inéluctablement au bout d'un certain temps.
NŒUD. Les beaux jours vous incitent à ressortir vos chaussures de sport ? Si oui, vous avez sûrement déjà pesté sur ces lacets qui se dénouent toujours subrepticement au mauvais moment. Pourquoi un nœud, même bien serré, ne parvient pas à les retenir ? C'est le sujet d'une étude très sérieuse de l'université de Berkeley, publiée dans les Proceedings of the Royal Society A in Mathematical, Physical and Engineering Sciences. Un sujet de recherche pas si anecdotique qu'il n'y paraît, puisque la modélisation mathématique des nœuds est un domaine qui intéresse tout particulièrement la biologie moléculaire, par exemple.

Forces d'inertie
Les coupables ont pu être identifiés grâce à une caméra filmant au ralenti l'un des chercheurs courant sur un tapis. Il s'agit du mouvement de projection d'avant en arrière des lacets, qui se compose avec le piétinement du pied à chaque foulée (une force qui atteint avec l'élan 4 fois celle de la gravité !). Résultat : ces 2 forces d'inertie contribuent à desserrer un peu plus les lacets à chaque impact du pied au sol. De ce fait, les forces de frottements qui normalement retiennent les lacets sont de plus en plus faibles au fur et à mesure qu'ils se dénouent. Les chercheurs ont d'ailleurs vérifié cette hypothèse en ajoutant des poids aux extrémités libres des lacets, ce qui accélère leur dénouement. Seule planche de salut : bien centrer (et serrer) le nœud, ce qui limite le déséquilibre provoqué par le battement des lacets. La mécanique est expliquée dans la photographie ci-dessous.

Vie et mort d'un nœud de lacet / Crédits : Christopher Daily-Diamond et al.

DYNAMIQUE. L'intérêt de cette étude est de s'intéresser aux nœuds non pas dans un contexte statique où les forces exercées sont constantes (ce qui avait déjà été analysé), mais au contraire dans un cadre dynamique plus représentatif de la course à pied. "Nous cherchons à les comprendre dans un contexte mécanique, ainsi qu'à déterminer pourquoi certaines techniques de laçage sont efficaces, et d'autres non", explique Oliver O'Reilly, professeur d'ingénierie mécanique à Berkeley et auteur principal de l'étude.
La meilleure façon de lacer des chaussures... ou un brin d'ADN
L'enjeu de l'étude dépasse évidemment la seule problématique du chaussage. "Si l'on comprend pourquoi les lacets de chaussure se défont, on peut ensuite appliquer la même idée à d'autres nœuds, comme par exemple ceux qui unissent les brins d'ADN, ajoute Christopher Daily-Diamond, co-auteur en thèse à Berkeley. La mécanique est toujours la même : il faut à la fois exercer une traction à la base et sur le brin libre pour défaire un nœud."

INÉLUCTABLE. Mais pour en revenir à nos baskets, la conclusion des chercheurs s'avère pour le moins fataliste : "nous avons prouvé que tous les nœuds, même les plus solides, finissaient toujours par se défaire au bout d'un temps suffisamment long", poursuit Oliver O'Reily. Même si heureusement, le nombre de cycles d'impact requis peut être très élevé par rapport au temps que nous passons effectivement à marcher ou à courir dans une journée. Raison de plus pour ne pas s'épuiser à courir trop longtemps au parc, sous peine d'être trahi par un nœud.


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