Comment la friction est impliquée dans la luge et le ski (une réponse parfaite !)

Il y a étonnamment beaucoup de physique impliquée dans la luge, le ski et les sports de neige en général. Je ne suis pas Einstein, mais je me suis souvent demandé ce qui rendait possible la luge et le ski ?

La friction fait partie intégrante de la luge et du ski. Il détermine la vitesse à laquelle on ira, en fonction de la résistance créée lorsque la luge/les skis frottent contre la neige. Lorsque les skis ou le traîneau se déplacent sur la neige, ils créent une friction, ce qui fait fondre la neige et la rend glissante.

Nous venons de gratter la surface en ce qui concerne le rôle des frottements dans la luge et le ski ! Il y a tellement d’autres choses qui affectent la friction. Une fois que vous aurez fini de lire cet article, vous ne regarderez plus jamais le ski ou la luge de la même façon.

Frottement en luge et en ski

Croyez-moi, vous n’avez pas besoin d’être un spécialiste des fusées ou un physicien pour comprendre comment la physique (à savoir la friction) affecte la luge et le ski ! Si vous êtes comme moi, des sujets tels que la friction, la gravité ou tout ce qui concerne Sir Isaac Newtown peuvent être difficiles à saisir. Revenons donc à nos jours d’école élémentaire et voyons si nous pouvons rafraîchir nos connaissances sur la friction et son fonctionnement.

Mettre tout simplement, le frottement est la force que deux surfaces exercent l’une sur l’autre lorsqu’elles se frottent l’une contre l’autre. En termes de luge, la friction se produit lorsque la luge se déplace sur la neige, provoquant ainsi une résistance.

Plus une surface est rugueuse, plus il y a de résistance ou de frottement. Par exemple, imaginez que vous essayez de dévaler une colline herbeuse sans neige. Tout d’abord, vous remarquerez que vous ne bougerez pas (du moins pas sur vos skis !). En effet, les deux surfaces qui se frottent l’une contre l’autre sont trop rugueuses, ce qui provoque une friction et une résistance extrêmes.

En d’autres termes, la rugosité de l’herbe s’accroche aux skis, ce qui rend la pente plus « frictive » et moins glissante. Ce type particulier de frottement est appelé frottement statique. Le frottement statique se produit lorsqu’il y a une force de résistance si grande entre deux objets qu’elle les empêche de bouger (un peu comme essayer de descendre une rampe en béton).

Plus les deux surfaces sont lisses et frottent l’une contre l’autre, moins il y a de friction ou de résistance. C’est exactement ce qui se passe en luge et en ski ! Si vous regardez le fond d’un traîneau, vous remarquerez qu’il est super lisse. C’est presque lustré. C’est cette douceur qui lui permet de glisser sur une neige également lisse.

Cela est particulièrement vrai lorsqu’il est appliqué au ski.

Vous remarquerez que les pistes de ski des stations sont normalement damées et aplanies. La raison pour laquelle ils sont damés et aplatis est de réduire la quantité de frottement qui se produit entre la neige et les skis. Il en va de même pour les parcs de tubes qui préparent leurs pistes de tubes.

Vous remarquerez peut-être aussi qu’il est beaucoup plus efficace de tasser la neige sur une pente avant de faire de la luge. Cela lisse la surface et rend votre conduite beaucoup plus fluide et plus rapide.

Regarder de plus près

Allons plus loin. La raison pour laquelle la luge et le ski fonctionnent même en premier lieu est liée à l’énergie libérée par la friction. Lorsque la semelle de vos skis ou de votre luge frotte contre la neige, elle libère de l’énergie sous forme de chaleur. Cette chaleur, à son tour, fait fondre la neige, créant une fine couche d’eau entre votre motoneige et la neige. Cette couche d’eau réduit davantage la friction/résistance et vous permet de glisser facilement sur la neige.

Il existe un nom pour le type de friction qui entre en jeu lorsque vous faites de la luge. Le frottement cinétique ou fluide est ce qui se produit lorsque la résistance est diminuée au point que les objets peuvent se déplacer librement les uns sur les autres.

Résumer le frottement

  • La friction est la résistance qui se produit lorsque deux objets se déplacent l’un contre l’autre (un traîneau se déplaçant sur la neige).
  • Plus il y a de friction, plus il est difficile pour les objets de glisser les uns sur les autres (en essayant de dévaler une colline en béton), provoquant ainsi une friction statique.
  • Moins il y a de friction, plus il est facile pour les objets de glisser les uns sur les autres (ski sur une piste fraîchement damée), provoquant ainsi une friction cinétique.
  • Le ski et la luge réduisent la friction et la résistance en faisant fondre la neige lorsque les deux surfaces se frottent l’une contre l’autre, provoquant ainsi une friction fluide.

Avec un peu de chance, ce cours accéléré nous placera sur le même bateau, ou devrais-je dire sur le même traîneau? La friction est ce qui rend la luge et le ski amusants.

Voulez-vous plus de friction ou moins de friction lorsque vous faites de la luge et du ski ?

Quelle que soit la façon dont vous le regardez, il y aura toujours une certaine friction lorsque vous skiez ou faites de la luge. Dieu merci pour cela !

S’il n’y avait pas de friction, vous deviendriez incontrôlable sans aucun moyen de vous arrêter. D’autre part, trop de frottements peuvent être préjudiciables au ski et à la luge, rendant même impossible de bouger.

La clé de la luge et du ski est de trouver ce juste milieu où votre équipement et la surface de neige sur laquelle vous skiez/luge n’offrent ni trop ni trop peu de friction. Vous seriez surpris de l’attention portée aux types de conception et de matériaux utilisés pour chaque motoneige et chaque ski.

Il existe différents types de skis et de luges pour différents styles de conduite. Par exemple, si vous recherchez un type de skis rapides (moins de friction), vous opterez probablement pour ceux qui sont conçus pour le ski alpin de descente. Ces skis sont spécialement conçus pour réduire la résistance, ce qui facilite la descente d’une pente.

D’autre part, si vous débutez dans le ski et que vous souhaitez une conduite plus lente et plus contrôlable, vous obtiendrez des skis qui produisent plus de friction, ce qui facilite l’arrêt et réduit la vitesse à laquelle vous pouvez aller. Ce même principe peut être appliqué à la luge.

Autres facteurs affectant le frottement

Pente/pente de la colline

On peut affirmer que la gravité est la force la plus importante en ski et en luge. Sans gravité, ces sports d’hiver seraient impossibles. La gravité est ce qui nous accélère au bas d’une colline. Plus la pente est raide, plus la gravité est grande.

Frottement et gravité vont de pair. La gravité est ce qui nous accélère et la friction est ce qui finalement nous ralentit lorsque nous faisons de la luge ou du ski. Lorsque nous atteignons le bas d’une colline, nous perdons de l’accélération et la gravité diminue, nous arrêtant ainsi.

Le poids du cavalier

Dans ce cas, le poids du cycliste peut être considéré comme une masse. La masse joue également un rôle essentiel dans la friction lorsqu’il s’agit de faire de la luge et du ski. Plus vous avez de masse, plus la pression et le poids exercés sur la neige sont importants. Cela signifie essentiellement qu’il y a une augmentation de la friction cinétique. Plus de masse peut également vous donner un trajet plus rapide vers le bas de la colline.

Le type de neige

La neige, étant l’un des deux objets qui se déplacent l’un contre l’autre, affecte considérablement la quantité de frottement et de résistance qui se produit.

Comme mentionné précédemment, plus la neige est lisse et tassée, moins il y a de friction et de résistance. En plus de cela, une neige plus humide et plus lourde a tendance à offrir une conduite moins « frictive ». La neige mouillée est le type de neige qui fond plus facilement lorsqu’une pression est exercée dessus, créant ainsi une friction fluide.

Si les skis ou la luge sont cirés sur le fond

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les skis et parfois même les traîneaux sont cirés sur la semelle ? La réponse est simple. La cire offre une surface encore plus lisse que la semelle normale de la luge ou des skis.

La cire réduit considérablement la quantité de frottement qui se produit lorsque la neige et les skis/la luge glissent l’un contre l’autre.

Conclusion

Comme je l’ai dit, vous n’avez pas besoin d’être Einstein pour comprendre et apprécier la physique du ski et de la luge ! Tout ce que vous devez savoir, c’est que la friction, la gravité et la masse jouent un rôle énorme en vous catapultant sur une colline enneigée.