Levez la main si vous ne trouvez pas le bruit légèrement gênant ruban adhésif pour colis quand on le détache – justement – d’un colis, ou de son propre rouleau. Il s’agit d’un bruit familier que les physiciens ne sont cependant pas parvenus à expliquer depuis de nombreuses années. Eh bien, une nouvelle étude vient d’être publiée dans la revue Examen physique E semble avoir résolu le mystère, et le résultat est plutôt surprenant : le détachement de la bande est si rapide qu’il génère un grand nombre de minuscules ondes de choc supersoniques. Bref, le bruit strident du ruban adhésif serait à tous égards un train boom sonique conceptuellement pas très différent de ceux produits par les avions qui franchissent le mur du son !
Lorsque l’on retire le ruban adhésif, celui-ci ne glisse pas de façon continue, mais à travers une série de « fissures » très proches les unes des autres dans le temps, dans un mécanisme appelé bâton-slip: d’abord une partie microscopique du ruban se détache (environ 0,2 millimètres), puis elle glisse pendant environ une demi-milliseconde, puis le cycle recommence. C’est un mécanisme que l’on retrouve également dans la propagation des tremblements de terre le long des failles, et les chercheurs savaient déjà que cela se produisait également dans le ruban adhésif. Ce qu’ils voulaient découvrir, c’est mécanisme physique qui produit physiquement le bruit caractéristique.
Ils ont donc filmé de manière très détaillée le détachement d’un ruban adhésif d’une plaque de verre, et pour ce faire ils ont utilisé deux caméras capables de bien enregistrer 2 millions d’images par seconde et deux microphones de haute précision de part et d’autre du ruban adhésif, pour comprendre comment les « fissures » se propagent dans le ruban adhésif et comment leur dynamique est liée au bruit produit. Vous pouvez voir en haut de cet article un extrait de la séquence produite, dans laquelle vous pouvez clairement voir le mécanisme stick-slip en action.
Ce que les chercheurs ont découvert, c’est que, pendant la phase de glissement (slips), les minuscules « fissures » dans la bande se déplacent transversalement d’un côté à l’autre de la bande, comme l’indique la flèche rouge dans l’image ci-dessous.
Ce qui est intéressant avec ces fissures, c’est la vitesse à laquelle elles se propagent, qui peut même atteindre 600 mètres par seconde. Cela signifie que lorsque la bande se soulève, un très petit espace est créé vide d’air qui se déplace le long de la fissure plus rapidement que l’air ambiant ne peut la remplir. Lorsqu’il atteint l’extrémité du ruban, le mini-aspirateur finit par « s’effondrer », produisant des ondes de choc très rapides. Les chercheurs ont mesuré une vitesse de puits 355 mètres par secondesoit 1278 km/h : c’est 4% de plus que la vitesse du son !
Bref, quand on arrache du ruban adhésif, le bruit qu’on entend est un succession très rapide de nombreux bangs soniques très courts produit par l’implosion supersonique de minuscules vides d’air. Qui aurait cru qu’un simple geste comme arracher du ruban adhésif pouvait produire des conditions aussi extrêmes ?