Fracture et frottement solide : comment glisse un oeuf en gelée ?
Tristan Baumberger (Groupe de Physique des Solides, Universités Paris 6 & 7, Paris)

Jeudi 25 octobre 2001

Toutes les surfaces solides sont plus ou moins rugueuses. La physique du frottement entre deux surfaces solides est donc contrôlée par l’existence de microcontacts entre aspérités. Or notre connaissance de la dynamique du glissement à l’échelle de ces aspérités est très indirecte. Le mode de rupture de ces microcontacts adhésifs reste un problème ouvert : autant la fracture en ouverture, par exemple le pelage, est bien comprise, autant le mode de fracture en cisaillement, ne mettant pas en jeu de décollement à l’interface, reste obscur. A grande échelle, les sismologues invoquent l’existence de fractures interfaciales de largeur finie, dites "auto-cicatrisantes", qui se propagent le long d’une faille, pour expliquer les tremblements de terre.

Afin d’aborder ces problèmes à l’échelle du laboratoire, nous étudions le contact entre un solide macroscopique très souple (gelatine) et un verre très lisse. L’interface ainsi réalisée est homogène et permet d’étudier directement la dynamique de glissement/fracture par des methodes mécaniques et optiques. A basse vitesse, on met en évidence un régime de "stick-slip" durant lequel le bloc avance par à-coups qui correspondent au balayage périodique de l’interface par une onde de fracture auto-cicatrisante. A haute vitesse, ce régime laisse place au glissement homogène. Au voisinage de la transition entre "stick-slip" et glissement continu, on observe une dynamique spatio-temporelle complexe.