Piste type tôle ondulée
Comment une piste devient de la tôle ondulée
Article paru dans Le Monde du Dimanche 19 août 2007, écrit par Pierre Le Hir
C’est un problème de physique appliquée comme les chercheurs se plaisent parfois à en résoudre. Par curiosité. Pour la satisfaction de poser une équation sur un phénomène qui, sous une apparente trivialité, soulève des questions théoriques complexes.
Nicolas Taberlet (laboratoire de physique de l’Ecole normale supérieure de Lyon, associé au CNRS), Stephen Morris ( département de physique de l’université de Toronto, Canada) et Jim McElwaine (département de mathématiques appliquées et de physique théorique de l’université de Cambridge, Royaume Uni) se sont demandé comment se forme la « tôle ondulée », ces rides transversales régulières qui apparaissent, au passage des véhicules, sur les routes de terre ou de sable. Des pistes non goudronnées comme il en existe beaucoup, non seulement en Afrique, mais aussi en Australie ou au Canada (Note du Pater : aussi en Europe…), dont la surface bosselée rend la circulation aussi inconfortable qua dangereuse, l’adhérence des véhicules étant réduite à chaque franchissement de monticule.
« La formation de ces reliefs s’apparente à celles des dunes de sable, ou encore aux motifs dessinés par le vent ou par l’eau sur la neige et dans le lit des rivières, explique Nicolas taberlet. C’est un procesus qui relève de la physique non linéaire, celle des milieux granuleux ou de la matière molle »
Vitesse critique.
Les trois scientifiques décrivent, dans l ‘édition de Physical Review Letters mise en ligne le 10 août, comment ils ont modélisé le phénomène en laboratoire. Ils ont recouvert d’une couche de 5 cm de sable naturel un plateau tournant de 1 mètre de diamètre, sur lequel appuyait une roue en caoutchouc de 10 cm de diamètre et 2 cm de large, attachée à un bras pivotant. Puis fait tourner le dispositif pendant des journées entières, à des vitesses différentes, en procédant à des relevés de surface par télémétrie laser.
L’expérience montre qu’il existe une vitesse critique de 1.5 mètres par secondes (soit 5.4 km/h), en dessous de laquelle la surface de sable reste plane. Une fois la vitesse critique atteinte, le milieu entre dans un état d’instabilité. Des rides en forme de vaguelettes apparaissent, dont la hauteur et la longueur d’onde (l’écartement) grandissent rapidement, au fur à mesure que la vitesse croît.
Cette dynamique n’est toutefois pas continue : des fusions se produisent entre les rides, les petites se faisant « manger » par les grandes, et leur hauteur augmente brusquement lorsque l’une d’entre elle disparait. Contrairement à d’autres processus physiques, pour lesquels il existe un point de non retour ou un retard de l’effet sur la cause, les rides s’effacent aussitôt que la vitesse redescend sous le seuil critique.
Le plus surprenant, indique Nicolas Tabernet, est que les résultats sont les mêmes quelles que soient la taille de grains de sable ou la nature du substrat (du sable mouillé ou des grains de riz ont un comportement identique),et ne dépendent pas non plus des dimensions de la roue, pas d’avantage de la fréquence de son passage.
Quel usage tirer de cette leçon de choses ? « Nos travaux sont passionnants d’un point de vue fondamental, mais pessimistes quand à la mise au point d’une solution innovante », conviennent les chercheurs. Même si leur modèle n’est pas directement extrapolable à une route, ils estimes que au-delà de 5 à 10 km/h, l’apparition de la tôle ondulée est inévitable.
Il faudrait donc imposer aux véhicules de rouler au pas pour aplanir la difficulté. Ou, à défaut, niveler périodiquement les chaussées déformées à l’aide de bulldozers, comme le font les Etats qui en ont les moyens.
Reste, pour les amoureux des pistes non bitumées à en endurer stoïquement les cahots. En toute connaissance de cause.
Traits en rouge sur la photo indique les "rides" qui font la tôle ondulée.
Photo datant de 1998, The Pater et on Def pris en photo par son copain (en Disco 200 Tdi), m^me endroit ou presque.
Rappel (notes du Pater) :
La tôle ondulée secoue très fortement le véhicule si la vitesse de celui-ci n’est pas la bonne.
Il faut accélérer jusqu’à atteindre une vitesse de l’ordre de 60 à 80 km/h pour atteindre une vitesse correspondant à la bonne fréquence, fréquence dépendant de la suspension et des pneus. A la bonne vitesse, la caisse subit peu de vibrations…mais la suspension souffre.
Ne cherchez pas à aller plus vite car en fait le véhicule passe de sommet en somment des irrégularités et le véhicule flotte, la direction devient molle et l’adhérence manquera pour un freinage ou un changement brusque de direction. Il faut anticiper !
On rencontre la tôle ondulée aussi en Europe comme par exemple en Roumanie où il existe encore beaucoup de routes non goudronnées.
A+
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