Frottement dans la corde : pourquoi les nœuds et les nœuds autobloquants tiennent

Le frottement apparaĂźt lorsque deux surfaces sont pressĂ©es l'une contre l'autre. Plus elles sont pressĂ©es fort et plus la matiĂšre est rugueuse ou « adhérente ※, plus la force de frottement est grande. Les physiciens dĂ©crivent l'adhĂ©rence par le coefficient de frottement. On distingue le frottement statique, qui empĂȘche quelque chose de commencer Ă glisser, et le frottement cinĂ©tique, qui freine une piĂšce dĂ©jĂ en train de glisser. Le frottement statique est en gĂ©nĂ©ral un peu plus grand : c'est pourquoi il est plus facile de laisser filer une corde qui glisse que de l'arrĂȘter.

Quand une corde passe autour d'un poteau rond, il se produit quelque chose de particulier. La tension presse la corde contre le poteau, et cette pression crĂ©e un frottement qui « avale ※ une partie de la tension. Sur le tronçon suivant, la force dans la corde est dĂ©jĂ plus petite, mais elle est rĂ©duite de nouveau dans la mĂȘme proportion. La formule du frottement de corde, aussi appelĂ©e Ă©quation du cabestan d'aprĂšs l'ancien treuil de navire, montre donc que la force de retenue ne croĂźt pas rĂ©guliĂšrement mais de façon exponentielle avec l'angle d'enroulement.

Une image montre ce que cela signifie : si un tour retire une certaine fraction de la charge, le deuxiĂšme retire la mĂȘme fraction de ce qui reste, et ainsi de suite. Les effets se multiplient au lieu de simplement s'additionner. Chose surprenante, dans la formule simple, le diamĂštre du poteau ne joue aucun rĂŽle ; seul compte le nombre de tours et l'Ă©tendue de l'enroulement. Dans la rĂ©alitĂ©, la raideur et l'Ă©paisseur de la corde modifient un peu le rĂ©sultat.

Un nƓud est un petit assemblage de tours et de points de serrage. LĂ oĂč un brin passe autour d'un autre, le frottement de corde agit. LĂ oĂč un brin est coincĂ© entre deux autres ou entre la corde et un objet, il se forme une « morsure ※ ; les spĂ©cialistes parlent de pincement. Plus la charge tire fort, plus ces points sont pressĂ©s les uns contre les autres, et mieux le nƓud tient.

C'est pourquoi il est si important de bien prĂ©senter un nƓud et de le serrer fermement. Un nƓud bien prĂ©sentĂ© a des pincements clairement dĂ©finis. Un nƓud brouillon, serrĂ© sans soin, peut « chavirer ※ sous charge, c'est-Ă -dire changer de forme et glisser ou se dĂ©faire. De longs bouts libres offrent aussi une rĂ©serve, car sous une charge variable la corde peut lentement filer Ă travers le nƓud.

Les nƓuds autobloquants comme le Prusik utilisent le mĂȘme principe avec ingĂ©niositĂ©. Un cordon plus fin est enroulĂ© plusieurs fois autour d'une corde plus grosse. Quand on tire sur le cordon, les tours le pressent fermement sur la corde et il bloque. Sans tension, les tours se desserrent et le nƓud peut coulisser. Si le cordon est trop gros par rapport Ă la corde, il bloque mal.

La matiĂšre joue son rĂŽle. Les cordons lisses, raides ou trĂšs fins frottent moins que les fibres naturelles rugueuses. Un nƓud qui tient solidement dans une corde de chanvre peut glisser dans un cordon de plastique lisse ou dans des fibres modernes haute performance trĂšs glissantes. Pour ces matiĂšres, on choisit des nƓuds avec plus de tours ou on ajoute une sĂ©curitĂ© sur le bout libre.

L'humiditĂ©, la glace, la saletĂ© et l'usure modifient aussi le frottement, et pas toujours dans le mĂȘme sens. C'est pourquoi on ne peut donner aucune valeur fixe. La thĂ©orie indique le sens d'un effet : plus de tours, plus de tenue ; matiĂšre plus lisse, moins de tenue. Savoir si un nƓud prĂ©cis tient bien dans une corde prĂ©cise, seul l'essai peut le montrer.

Un bel exemple pratique est le tour mort : la corde fait un tour complet autour d'un poteau avant d'ĂȘtre assurĂ©e par des demi-clefs. Le tour mort absorbe une grande partie de la charge, de sorte que les demi-clefs n'ont presque rien Ă retenir. C'est pourquoi mĂȘme une lourde charge peut ĂȘtre retenue de maniĂšre contrĂŽlĂ©e puis relĂąchĂ©e.

Pour l'expérience, il vous faut un cordon de quelques mÚtres, un poteau lisse (par exemple un manche à balai ou une rampe) et un poids, comme une bouteille d'eau pleine ou un petit sac à dos. Accrochez le poids à une extrémité et passez le cordon une fois par-dessus le poteau. Sentez la force qu'il faut à l'autre extrémité pour le retenir.

Faites ensuite un, deux, trois tours complets autour du poteau et comparez. Vous remarquerez que quelques tours suffisent Ă rĂ©duire fortement la force nĂ©cessaire pour retenir la charge. Essayez aussi diffĂ©rents cordons : un cordon de coton rugueux et un cordon de plastique lisse se comportent de façon nettement diffĂ©rente.

Lors de l'entraĂźnement, veillez Ă ce que rien de lourd ne puisse tomber sur les pieds ou la tĂȘte, et n'utilisez que de petits poids. L'expĂ©rience sert Ă montrer le principe : ce n'est pas un test pour des cordes auxquelles des personnes ou de lourdes charges seront suspendues.

On rencontre le frottement de corde à de nombreux endroits : sur les bittes du port, sur les cabestans et les treuils, avec les descendeurs et les dispositifs d'assurage en escalade, ou pour attacher un hamac. Il s'agit toujours de retenir une charge importante avec peu de force dans les mains, ou de la laisser filer de maniÚre contrÎlée.

Le frottement produit aussi de la chaleur. Si une corde glisse rapidement sur une autre corde ou sur une arĂȘte, elle peut chauffer au point que les fibres synthĂ©tiques commencent Ă fondre. C'est pourquoi une corde ne doit jamais glisser sur une autre corde sous charge. Pour en savoir plus sur ce qui affaiblit une corde, consultez la fiche sur la rĂ©sistance des cordes.