© Pour la Science - n° 388 - Février 2010
Idées de physique [97Idées de physique [97
faisant glisser des verres posés à l’envers
sur une nappe bien lisse.
L’expérimentation vient ainsi confirmer
cette brillante explication... tant qu’on ne
cherche pas à la réaliser sur glace. Car si la
pierre du curling dévie bien, elle le fait du mau-
vais côté : une pierre qui tourne dans le
sens des aiguilles d’une montre dévie... vers
la droite! Cette constatation suscite depuis
plusieurs années une vive controverse entre
deux physiciens : le Canadien Mark Shegelski,
qui invoque la lubrification du contact par
un film liquide, et l’Écossais Mark Denny, qui
reste fidèle au frottement solide.
Tous deux s’accordent néanmoins sur le
rôle primordial de la glace. Car on ne joue pas
au curling sur n’importe quelle glace : sa
température idéale se situe vers –4°C. Si
la glace est trop chaude, le frottement pierre-
glace dégage assez de chaleur pour la
faire fondre et la détériorer rapidement.
Trop froide, la pierre glisse trop vite et va
tout droit, comme d’ailleurs sur une sur-
face de glace bien lisse.
C’est pourquoi la glace du curling est
« perlée » : on l’obtient en arrosant une sur-
face lisse avec une pluie fine qui, en gelant,
forme des bosses d’environ un millimètre.
Cette rugosité est nécessaire pour que la
glace accroche la pierre : concave, celle-ci
n’est en contact avec la glace que sur un
anneau de dix centimètres de diamètre et
de cinq millimètres de largeur. Ainsi, une
vingtaine de perles de glace soutiennent
la pierre. La texture et la taille de cet anneau
sont soigneusement travaillés par les arti-
sans qui se gardent bien de révéler leurs
secrets de fabrication, mais une chose est
sûre : le granite n’est que grossièrement
poli. On comprend à ce stade l’effet des
balais : ils polissent la surface de glace et
facilitent la glisse de la pierre. Si le balayage
n’est pas symétrique, il doit même pouvoir
provoquer une déviation de la pierre.
Débris de glace
ou film liquide?
Selon M. Denny, la double rugosité pierre-
glace explique la déviation de la pierre. Lors
de son mouvement, la pierre arase les rugo-
sités de la glace, créant des débris qui vont
se loger dans les multiples anfractuosités
du granite. Du coup, le contact granite-glace
se transforme en un contact glace-glace, ce
qui réduit le frottement. Si les débris se
logent préférentiellement sur le bord d’at-
taque de la pierre, donc à l’avant, ils y rédui-
sent la friction. Ainsi, à l’inverse de la situation
modèle, le frottement est inférieur à l’avant
de la pierre et non à l’arrière, ce qui entraîne
une déviation latérale de l’autre côté. En
outre, la rotation entraîne les débris sur le
côté (voir la figure 3), jusqu’au moment
Jean-Michel COURTY
et Édouard KIERLIK
sont professeurs de physique
à l’Université Pierre
et Marie Curie, à Paris.
Leur blog: http://idphys.free.fr/
LES AUTEURS
2. LA FACE INFÉRIEURE d’une pierre de cur-
ling, comme sa face supérieure, est concave.
De ce fait, la surface de contact avec la glace
se résume à un anneau large de cinq millimètres
(a, en bleu foncé). Les vitesses et les forces
de frottement sont représentées ici en quatre
points de contact d’une pierre en translation
et en rotation horaire autour de son axe verti-
cal. Les forces de frottement (en vert), dirigées
globalement vers l’arrière, tendent à faire bas-
culer la pierre vers l’avant ; la réaction du sol (b)
est donc plus forte à l’avant qu’à l’arrière, d’où
une force de frottement supérieure à l’avant. La
résultante de ces forces de frottement ten-
drait à dévier la pierre vers sa gauche; or c’est
une déviation vers la droite que l’on observe.
3. EN TOURNANT autour de son axe, la pierre
de curling accumulerait, au niveau de sa sur-
face de contact avec le sol, des débris de glace
(en bleu) dans le sens de la rotation. Là où se
logent les débris, plutôt à l’avant, le frottement
de la pierre sur la glace serait réduit, ce qui
ferait dévier la pierre vers sa droite. Telle est
l’une des deux explications de la déviation.
L’autre explication invoque une lubrification
par un film d’eau liquide. Cette lubrification
serait plus intense à l’avant (là où la pierre
appuie le plus sur le sol de glace), qu’à l’arrière ;
les forces de frottement seraient alors moins
grandes en intensité à l’avant qu’à l’arrière,
d’où une résultante dirigée vers la droite.
Regards
Vitesse de translation
Vitesse de rotation
Réaction du sol
Force de frottement
Dessins de Bruno Vacaro
ab
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