La mécanique des noeuds enfin élucidée !

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Pourquoi un nœud est-il plus solide qu’un autre ? Des chercheurs du MIT et du CNRS ont uni leurs forces pour tenter de comprendre ce mystère séculaire (même si les marins ne les ont pas attendus pour faire les bons choix). En combinant théorie et expérimentations, ils ont créé un modèle qui permet de prédire la solidité d’un nœud.

 

Un nœud plat est-il plus solide qu’un nœud de vache ? Les marins ont leur idée sur la question, mais les physiciens, eux, aimeraient aussi savoir pourquoi un nœud est plus résistant qu’un autre. Ils posent en fait la question un peu différemment : quelles sont les forces à l’œuvre à l’intérieur d’un nœud, et peut-on les prédire ? Ce qui serait une indication sur la résistance du nœud.

Les prédire, c’est-à-dire, savoir calculer a priori les forces dans le nœud à partir de sa topologie (la manière dont les brins sont enchevêtrés) et des interactions physiques entre les brins (flexion et friction). Pour ce défi, il fallait donc conjuguer les efforts de mécaniciens et de mathématiciens. C’est au MIT qu’ont été réalisées des expérimentations permettant de mesurer la force qu’il faut exercer pour serrer les différents nœuds, par l’équipe de Pedro Reis. Côté français, c’est Basile Audoly, un chercheur à l’Institut Jean le Rond d’Alembert (CNRS/Université Pierre et Marie Curie) qui a travaillé sur la modélisation des nœuds.

des applications en médecine 

Les deux chercheurs ont en fait coopéré étroitement, réalisant de multiples itérations entre la théorie et l’expérimentation.  Pour aboutir à un modèle qui marche : on lui fournit les caractéristiques mécaniques et le diamètre du brin, la topologie du nœud, et il calcule la force nécessaire pour le serrer.

Les chercheurs estiment que ces résultats permettraient par exemple de nouer de manière optimale ses chaussures, ou de comprendre pourquoi le câble d’un casque audio est toujours si embrouillé. Plus sérieusement, leurs travaux pourraient avoir d’autres retombées, en chirurgie, par exemple. De toutes façons, les deux partenaires n’en sont pas à leur première prouesse, puisqu’en 2013 ils avaient publiés un article sur les formes du bouclage naturel d’un cheveu.

Thierry Lucas
 

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