De Vinci aurait-il eu tort?

Selon les chercheurs en physique de l'Université hébraïque de Jérusalem, un nouveau paradigme montrerait que le frottement et la rupture sont interdépendants.

Cette découverte a des implications dans la compréhension des mécanismes des tremblements de terre.

Allant à l’encontre de la sagesse conventionnelle et même de Léonard de Vinci,  de nouvelles recherches de l’Université hébraïque de Jérusalem montrent que la façon dont les choses se cassent (fracture) et glissent (frottement) est étroitement liée. Cette étude marque une avancée importante dans la compréhension de la friction et de la rupture, avec des implications dans la description des mécanismes qui conduisent aux tremblements de terre.

Il y a plus de 500 ans, de Vinci décrivait comment les blocs bruts glissent l'un sur l'autre, constituant la base de notre compréhension de la friction  jusqu’à ce jour. Le phénomène de fracture a toujours été considéré comme quelque chose de totalement différent.

Mais de nouvelles recherches menées par le professeur Jay Fineberg et son étudiant Ilya Svetlizky, à l'Institut de Physique Racah de l'Université hébraïque, a démontré que ces deux processus apparemment dissociés de fracture et de frottement sont en fait intimement liés.

Publiées dans la revue Nature, leurs conclusions créent un nouveau paradigme qui est très différent de la version de Vinci, et nous donnent selon les chercheurs une nouvelle compréhension de la façon dont les tremblements de terre se produisent réellement.

Fineberg et Svetlizky ont produit des «tremblements de terre de laboratoire» montrant que la friction causée par le glissement de deux blocs de contact ne peut se produire  que lorsque les connexions entre les surfaces sont d'abord rompues (fracturées ou cassées) dans un processus ordonné et "organisé" presque aussi rapide que la vitesse du son.

Comment cela se passe-t-il? Avant  que tout mouvement ne se produise, les blocs sont reliés par un emboîtement de contacts rugueux qui définissent leur interface. Pour que le mouvement se produise, ces connexions doivent être rompues. Le processus physique de rupture est appelé processus de fracture. Ce processus est décrit par la théorie de la propagation de la fissure: les contraintes (ou forces) présentes au bord avant d’une brèche peuvent entraîner une large fissure, même si l'ensemble des forces appliquées est d'abord assez faible.

«Les leçons tirées de notre étude proposent un nouveau paradigme pour comprendre le frottement et nous donnent une nouvelle description fondamentale de la mécanique et des comportements qui régissent les tremblements de terre, le glissement de deux blocs tectoniques dans des failles naturelles», dit Fineberg. «De cette façon, nous pouvons maintenant comprendre les processus importants qui sont généralement cachés à des kilomètres sous la surface de la terre. »

Le document de recherche «Fissures de cisaillement classique et amorce du mouvement à frottement sec » est paru dans la revue Nature (http://bit.ly/1mlDa1C et  http://bit.ly/1jVOXQh)

La recherche a été financée par le Fonds James S. McDonnell, le Conseil Européen de la Recherche (subvention no. 267256) et la Fondation Sciences Israël (subvention 76/11).