Nous savons maintenant pourquoi les chaussures grincent, et cela implique des éclairs miniatures

Le grincement omniprésent des baskets sur un terrain de basket pourrait être causé par plus que de simples frottements, suggère une nouvelle étude.

Les chercheurs ont découvert que le bruit aigu du caoutchouc sur un sol dur se produit lorsque de minuscules zones de glissement entre la semelle de la chaussure et le sol se déplacent à des vitesses supersoniques – et, dans certaines expériences, le processus impliquait des étincelles miniatures ressemblant à des éclairs. De plus, les résultats pourraient conduire à une meilleure compréhension des tremblements de terre et faciliter la conception de surfaces adhérentes.

La nouvelle étude, publiée le 25 février dans la revue Naturemontre que le caoutchouc souple ne glisse pas comme beaucoup de gens l’imaginent. Au lieu que toute la semelle colle puis glisse immédiatement, le mouvement se regroupe en fronts rapides et semblables à des rides appelés « impulsions de glissement d’ouverture » qui détachent et rattachent le caoutchouc sur la zone de contact. Ces impulsions répétées génèrent les vibrations que nos oreilles entendent sous forme de grincements.

Les scientifiques expliquent depuis longtemps les grincements des chaussures, des freins de vélo et des pneus par le frottement par bâton-slip, un cycle d’arrêt et de départ dans lequel les surfaces s’accrochent puis se libèrent à plusieurs reprises. Ce modèle fonctionne bien pour beaucoup systèmes dur sur durcomme les charnières de porte.

Mais les matériaux souples comme le caoutchouc se comportent différemment lorsqu’ils glissent sur des surfaces rigides.

Pour comprendre la physique de ce processus, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) se sont associés à des experts de l’Université de Nottingham au Royaume-Uni et du Centre national français de la recherche scientifique. Ils ont utilisé une imagerie optique à grande vitesse et un son synchronisé pour observer le caoutchouc souple se déplacer rapidement le long du verre lisse.

Mais ce qu’ils ont vu n’était pas un glissement fluide. Au lieu de cela, le mouvement s’est regroupé en impulsions de glissement d’ouverture, balayant le caoutchouc lors des démarrages et des arrêts.

« Fondamentalement, ces résultats remettent en question l’hypothèse de longue date selon laquelle le frottement des matériaux mous peut être entièrement capturé par des modèles simplifiés et unidimensionnels de type « stick-slip » », premier auteur de l’étude. Adel Djelloulichercheur postdoctoral à Harvard, a déclaré à Live Science dans un e-mail.

Des petits éclairs partout

Les résultats en révèlent davantage sur la physique du frottement. Dans le frottement stick-slip classique, toute la surface de contact alterne entre collage et glissement. Dans cette étude, cependant, le mouvement était plus localisé, puisque seules de petites régions s’ouvraient et glissaient, puis avançaient, tandis que d’autres régions restaient en plein contact.

Pour certaines expériences, l’équipe a également observé de minuscules éclairs provoqués par la friction, qu’ils ont décrits comme des étincelles miniatures « éclair ». Lors de certains tests, ces étincelles, ou décharges électriques, semblaient déclencher les impulsions de glissement. Les étincelles n’étaient pas la principale source du bruit de grincement, mais elles montraient comment l’énergie électrique pouvait s’accumuler dans le système lorsque le caoutchouc bougeait.

Les chercheurs ont également découvert que la forme du caoutchouc, plus que son mouvement, était le principal déterminant de la hauteur du grincement.

Lorsque des blocs de caoutchouc plats glissaient sur le verre, les impulsions de glissement étaient irrégulières, produisant un large « whoosh » plutôt qu’un grincement net. Mais lorsque les chercheurs ont ajouté de fines crêtes au caoutchouc, celles-ci ont confiné les impulsions et les ont fait se répéter à intervalles réguliers.

En effet, les crêtes agissaient comme des guides, canalisant les impulsions dans un cycle répétitif. Cela a verrouillé le son sur une fréquence ou une tonalité spécifique. L’équipe a constaté que cette fréquence de grincement dépendait principalement de la hauteur des crêtes en caoutchouc.

En fait, le modèle était si fiable que l’équipe a conçu des blocs de différentes hauteurs et les a utilisés pour jouer le thème de la Marche Impériale de « Guerres des étoiles » manuellement.

« Quand est venu le temps de jouer la chanson thème de Star Wars, nous avons dû répéter pendant trois jours solides pour obtenir la bonne vidéo », a déclaré Djellouli. « Aucun d’entre nous n’est vraiment formé à faire de la musique avec des blocs de caoutchouc grinçants, donc maîtriser le timing et la technique a demandé beaucoup de pratique. Je pense que le plus drôle a été le soulagement au laboratoire lorsque nous avons finalement terminé l’enregistrement après trois jours de grincements constants et aigus. Nos collègues étaient très heureux de retrouver enfin un peu de calme ! »

Ce que les baskets peuvent avoir en commun avec les tremblements de terre

Les résultats ont des implications au-delà de la conception de chaussures. Les impulsions de glissement dans les expériences partagent des caractéristiques clés avec les fronts de rupture lors des tremblements de terre, où des sections d’une faille se brisent soudainement et glissent à des vitesses très élevées.

« Le frottement doux est généralement considéré comme lent, mais nous montrons que le grincement d’une sneaker peut se propager aussi vite, voire plus vite, que la rupture d’une faille géologique, et que leur physique est étonnamment similaire », co-auteur de l’étude. Shmuel Rubinsteinprofesseur de physique à l’Université hébraïque de Jérusalem et professeur invité à SEAS, a déclaré dans une déclaration.

Au-delà de faire la lumière sur la physique des tremblements de terre, ces travaux pourraient aider les ingénieurs à concevoir des surfaces qui basculent entre des états glissants et adhérents à la demande.

« Le réglage du comportement de friction à la volée est un rêve d’ingénierie de longue date. » Katia Bertoldiprofesseur de mécanique appliquée à Harvard, a déclaré dans la déclaration. « Cette nouvelle vision de la façon dont la géométrie de la surface régit les impulsions de glissement ouvre la voie à des métamatériaux de friction réglables qui peuvent passer d’états à faible friction à des états à forte adhérence à la demande. »

Sources des articles

Djellouli, A., Albertini, G., Wilt, J., Tournat, V., Weitz, D., Rubinstein, S. et Bertoldi, K. (2026). Grincements aux interfaces de friction souples-rigides. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-026-10132-3

Anissa Chauvin

Je m'appelle Anissa, rédactrice passionnée au cœur battant pour Reveil Citoyen Media. Mon parcours, de la plume lycéenne aux salles de rédaction, est guidé par une curiosité insatiable et le désir ardent de révéler les vérités cachées. Chaque article que je rédige est une invitation à réfléchir, à questionner et, surtout, à agir pour un monde meilleur.