Les skis glissent sur la neige : vrai ou faux ?

Mosaïques : FocusScience

dimanche 20 février 2011

Saviez-vous que les skis ou le surf ne glissent pas sur la neige ? Si, si, je ne dis pas des conneries : les skis glissent sur une mince pellicule d’eau, fractionnée en gouttelettes. En fait, le poids du skieur exerce une pression sur les skis qui favorise les frottements entre la semelle (dessous du ski) et la neige. Cela produit un échauffement qui fait fondre la neige. Un film d’eau de quelques microns d’épaisseur se forme et agit comme un lubrifiant entre les skis et la neige. Ça l’air simple mais ça ne l’est pas car si le film d’eau est :

  • trop mince, les cristaux de neige collent le ski au sol : c’est le givrage. Cela arrive parfois sur une neige très froide, en début de descente.
  • trop épais, les skis sont également collés au sol par effet ventouse. C’est le cas de la neige molle et humide, appelée « soupe », le plus souvent au printemps.

Apparition de la fine couche d’eau entre le ski et la neige.
[Source image : lien cassé]

L’influence des facteurs sur la glisse

L’art du bien glisser réside donc dans l’équilibre de l’épaisseur de ce « lubrifiant », ni trop mince, ni trop épais. Pour cela, il faut prendre connaissance des différents facteurs qui influent sur l’épaisseur, à savoir :

  • L’humidité : qui agit comme un frein pour la glisse quand elle est présente en trop grande quantité comme dans le cas de la « soupe ». En excès, elle provoque la condensation sur la surface de la neige et rend le film d’eau plus épais.
  • L’ensoleillement : qui fait augmenter l’absorption de l’énergie rayonnante par la neige d’où une hausse de température et donc une hausse de neige fondue et donc un excès d’humidité qui freine la glisse. Mais un ciel dégagé, au contraire, entraîne un refroidissement considérable de l’atmosphère car la chaleur n’est plus retenue par la couche nuageuse. La neige devient alors plus dure, d’où un film d’eau plus mince, voire trop.
  • La température : qui joue indirectement sur la glisse des skis en influant sur l’épaisseur du film d’eau.
  • Le vent : qui peut faire changer rapidement la topographie de la surface de la neige. Sous l’effet du vent, les particules de neige sont séparées en particules encore plus fines qui produisent une surface compacte plus dense. La surface de contact entre la semelle du ski et la neige est plus grande, les frottements augmentent alors et l’épaisseur du film d’eau aussi.
  • La neige : dont la nature influe sur la glisse du ski. Fraîche, elle est presque comme un solide à traverser et une partie importante de l’énergie motrice devra être dépensée pour « transpercer » la neige. Par temps doux, la neige sera chargée d’eau, excès d’humidité donc qui joue sur la glisse. Il a aussi la neige damée, la poudreuse, la neige verglacée, etc.

Tout dépend de la surface des semelles…

Un autre facteur agit également sur la formation du film d’eau : la surface des semelles (dessous des skis). Dessus, se trouvent des micro et des macro-rainures chargées d’évacuer l’eau en excès. Un peu comme les pneus des voitures. Ces rugosités assurent également le fractionnement du film d’eau en fines gouttelettes qui se comportent un peu comme des billes de roulement à l’interface ski/neige. Là, encore, il est question d’équilibre entre les frottements « visqueux » et « secs ».

… ET du fart !

Il s’agît d’un matériau hydrophobe enduit sur la semelle. Il empêche l’étalement de l’eau sous les ski et évite l’effet « ventouse ». En général, le fart est constitué de paraffine (pour améliorer la glisse), de cires micro-cristallines (pour durcir le fart et le rendre plus résistant face à l’effet abrasif des cristaux de glace) et des additifs fluorés (pour rendre le fart plus hydrophobe). Le polyéthylène, couche extérieure des semelles de ski, et la paraffine possèdent la même structure : c’est ce qui permet à cette dernière de mieux s’accrocher au ski. Cependant, le fart s’élimine au cours des descentes, surtout dans le cas du ski de vitesse.

Par sa composition, le fart possède deux principaux effets : l’amélioration de la glisse par ses propriétés hydrophobes tout en corrigeant les défauts liés à la structure de la semelle et la protection de la semelle. Or, c’est en mélangeant plusieurs paraffines et différentes cires que le fabricant de farts règle la dureté du fart en fonction de celle de la neige tout en conservant un maximum les propriétés de glisse.

Aperçu de la technique de fartage
[Source image]

Le skieur lambda s’en fout, les skis sont déjà tout prêts et il peut skier tranquillou. Mais un skieur de haut niveau peut avoir une vingtaine de paires de ski de courses avec des techniques de fart variés. Par exemple, sur une neige humide on brosse le fart avec une brosse nylon ou bronze qui va faire ressortir profondément les micro-rainures du ski pour bien évacuer l’ eau. Sur neige froide on utilise une brosse crin de cheval pour ne pas trop déboucher les rainures du ski.

Il existe ainsi différents types de fart, et différentes façons de farter selon les conditions de neige. La glisse optimale est alors obtenue avec le juste choix du fart en fonction du type de neige. Le but est toujours le même : obtenir l’épaisseur optimale du film d’eau sous les skis en fonction des conditions de neige et métrologiques. Mais on ne peut que s’en approcher au mieux, jamais l’atteindre vu que sur une même piste peuvent cohabiter plusieurs états de la neige, des variations de température, d’ensoleillement… Qui a dit que le mieux est l’ennemi du bien ?

Pour en savoir plus…
La glisse du ski
Les facteurs naturels
Le fart
Le ski d’hier à aujourd’hui

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3 Pierrot ont pris leur plume. Et toi ?

  1. Chouette article très complet. Tu ne mentionne pas un argument lu récemment dans cet article rigolo: Skier sur du gallium

    La pente négative du diagramme de phase de l’eau joue-t-elle un rôle dans la glisse a ton avis?

    Autrement dit est-ce l’échauffement du au frottement ou la pression qui fond les flocons?

    jeudi 24 février 2011 à 19 h 30 min
  2. Sirtin

    J’adore cet article qui apporte un point de vue original que je n’ai pas trouvé dans mes recherches ! 😀

    J’avoue que je n’avais jamais fait attention à la pente négative du diagramme de phase de l’eau. Si l’on se base dessus, nous pourrions en déduire que la pression sur les skis, exercée par le poids du skieur, entraînerait un début de fonte de la neige qui faciliterait le mouvement des skis sur la pente. Ensuite, viennent les frottements qui accentuent la fonte des neiges et les deux phénomènes se conjuguent pour maintenir le film d’eau.

    A vérifier bien sûr.
    Tiens, en fait, ma réponse, c’est un peu les deux mon cap’tain.
    😉

    vendredi 25 février 2011 à 10 h 36 min

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