La physique du tricot
Vous êtes-vous déjà émerveillés devant la magie du tricot ? Comment un fil peut-il se transformer en étoffe ? Des chercheurs du CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique en France) ont publié cet été deux articles extrêmement intéressants sur le sujet.
Tout d'abord, pas de panique : pas besoin d'avoir fait dix ans d'études supérieures pour profiter de leurs recherches !
Quand la physique et le tricot se rencontrent...
Imaginez : vous êtes responsable d'une marque de sport et vous cherchez à créer le T-shirt du siècle, celui qui n'a pas de coutures, qui tient chaud quand il fait froid, frais quand il fait chaud, brille dans la nuit et recharge votre téléphone portable pendant votre jogging. Pour créer ce T-shirt, vous aurez besoin de créer une nouvelle fibre puis de la tricoter. Et si vous voulez éviter d'avoir un vêtement importable, il faudra vérifier que le tricot se déforme correctement, qu'il ne risque pas de se déchirer au moindre geste, etc. Si vous voulez éviter de gaspiller du fil, vous pouvez simuler votre tricot en utilisant un modèle numérique qui reproduira les propriétés du tricot sur votre ordinateur.
Les vêtements techniques en tricot, Saki y travaille sérieusement depuis plusieurs années !
Pour étudier comment se comportera votre tricot, vous pouvez étudier comment les fils s'entrelacent et frottent les uns contre les autres à l'échelle d'une maille unique. Cette information vous sera par exemple utile pour savoir si les fils risquent de s'abimer trop rapidement à cause de la façon dont ils s'entrelacent. Vous pouvez autrement considérer que le tricot entier est une pièce d'étoffe et étudier comment celle-ci se déforme dans son entier. Cela vous donnera par exemple une idée de la souplesse de l'étoffe.
Dans chacun des cas, il existait déjà des modèles qui permettaient d'illustrer comment le tricot allait se déformer. Jusqu'à présent, aucun de ces modèles ne parvenait à simuler la dynamique du tricot autant au niveau d'une seule maille et du tricot dans son ensemble. Les trois chercheurs du CNRS qui se sont penchés sur la question ont réussi à créer un seul modèle qui permet justement d'étudier une pièce de tricot à toutes les échelles de taille à la fois.
Pour lestann, il n'y a pas que les fils qui s'emmêlent...
Le plus simple sera le mieux...
Pour commencer, quand on étudie un sujet, le mieux, c'est de s'y frotter. Les chercheurs se sont donc mis au tricot pour voir comment se construisaient les mailles. Ils ont très rapidement vu que les mailles obtenues en tricotant à la main n'étaient pas très régulières et que selon le fil utilisé, ils obtenaient une étoffe dont l'élasticité changeait énormément.
La deuxième étape a donc consisté à trouver un moyen de simplifier le tricot au maximum pour rendre l'expérience reproductible et limiter au maximum le nombre de paramètres à prendre en compte dans le modèle numérique. Exit donc la jolie laine, vive le fil de pêche ! Comme celui-ci est lisse et en nylon, c'est beaucoup plus facile de décrire le frottement d'un fil contre un autre. Le fil de nylon a aussi l'avantage d'avoir toujours le même diamètre et une élasticité constante et presque nulle tout au long de la bobine (le fil n'est pour ainsi dire pas élastique). Encore quelques simplifications de plus.
Simplifier ? En tout cas pas pour Lisallu, Trollivier ou Nneleam, ça ne semble pas être d'actualité !
Lors de la rédaction de l'article scientifique, le fil de pêche s'est transformé en fil nylon à diamètre et élasticité constante, ça rend tout de suite plus sérieux ! Ne leur jetons pas la pierre, ça fait partie des règles de rédaction et des petits plaisirs des rédacteurs... et des lecteurs.
Les chercheurs ont aussi eu la brillante idée d'aller chiner une machine à tricoter. Elles sont en effet bien plus fiables qu'un humain ayant commencé le tricot il y a peu pour faire de belles mailles bien régulières. Et finalement, si toutes les mailles sont identiques, le tricot sera encore plus simple à décrire. Le premier échantillon valable sera donc du jersey de fil de pêche tricoté à la machine à tricoter.
... pour pouvoir en dériver un modèle numérique
Une fois qu'un échantillon de tricot simplifié au maximum est produit, il faut passer à la modélisation mathématique de l'affaire. Cette partie, c'est la partie un peu moins rigolote où il faut décomposer les différents points à étudier pour représenter le tricot le plus simplement possible tout en restant le plus proche possible de la réalité.
Du jersey bien bloqué par Clem-Oiseau
Donc un tricot en jersey, c'est des colonnes et des rangs formés de petites boucles toutes identiques qui s'entremêlent. Ce qui intéressait les chercheurs, c'était d'étudier les déformations de leur ouvrage s'ils l'étiraient.
Comme on peut étirer un tricot un peu n'importe comment, il a fallu encore simplifier le problème. Ils ont décidé de bloquer le rang du haut et le rang du bas dans deux barres fixes et ils ont étudié ce qui se passaient quand ils éloignaient tout doucement les deux barres l'une de l'autre. Leur modèle numérique devait donc prédire comment les trois éléments constitutifs du tricot – maille, colonne, rang – allaient se déformer selon la force appliquée sur les deux barres.
A ce point de l'article, je vous propose un petit raccourci : ils ont trouvé tous les paramètres qui régissent la déformation du tricot et ont pu obtenir grâce à leur modèle le même résultat que ce qu'ils obtenaient dans l'expérience. Si les mathématiques et la physique derrière tout ça vous intriguent, je vous conseille vivement de lire leur travail, tous les liens sont au bas de cet article.
Tout ça pour ça?
Présentée ainsi, cette recherche peut sembler ridicule et pourtant c'est là que se trouve leur réussite ! Comme leur modèle prédisait exactement les déformations de leur échantillon de tricot réel dans un cas très précis, leur modèle était validé, il représentait bien la réalité. Ils ont pu ensuite chercher dans quels autres cas leur modèle était valide. Ils ont eu la surprise de découvrir que leur modèle fonctionnait pour simuler tous les tricots où les mailles créaient un motif symétrique.
Les côtes, le point mousse: motif symétrique ou non ? Vous avez trois heures !
Quand le tricot craque
A force de tirer sur leur tricot en nylon dans tous les sens, ils ont remarqué que celui-ci grinçait. Si vous aimez les tissus maille, vous avez probablement déjà remarqué le bruit très caractéristique qui se produit quand on déchire un bout de tissu. Il se trouve que ce bruit, dans les oreilles d'un physicien, fait penser... à une catastrophe naturelle ! En étudiant ces grincements, ils ont réussi à mettre en évidence que le tricot ne se déforme pas uniformément quand on tire dessus mais qu'il s'étire par à-coup, redistribuant l'énergie emmagasinée le long de failles ressemblant aux failles sismiques lors de tremblements de terre. La physique derrière le déchirement d'un tricot et les cisaillements de la plaque terrestre sont régis par les mêmes lois !
En conclusion, la recherche fondamentale c'est comme le tricot : la beauté du résultat prime toujours sur son utilité !
Cet article vous a plu ? Que pensez-vous de ces affaires de tricot en recherche fondamentale ?
Le collier tricoté en titre a été créé par Saki.
P.S.: en parlant de sciences et calculs, avez-vous vu passer ce calculateur pour créer un pull pour adulte en tricot ? Vous en pensez quoi ? N'hésitez pas à en parler ici aussi !
Pour en savoir plus
Une super vidéo d'une conférence tout public à l'Espace des Sciences Pierre-Gilles de Gennes à Paris
Le communiqué de presse de l'ENS (Ecole Normale Supérieure) à la sortie du premier article
Les deux articles sources:
S. Poincloux, M. Adda-Bedia et F. Lechenault. Crackling dynamics in the mechanical response of knitted fabrics. Physical Review Letters, 121(5):058002, 2018a.
S. Poincloux, M. Adda-Bedia et F. Lechenault. Geometry and elasticity of a knitted fabric. Physical Review X, 8(2):021075, 2018b.
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Commentaires
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Très plaisant de lire ce genre d'article! J'ai beaucoup ri, surtout en imaginant un très "beau et doux" pull en "jersey de fil de pêche tricoté à la machine à tricoter"...
Ceci étant, merci Liseli de cette info scientifique! (ça me fait penser à l'émission de "la tête au carré" sur France-inter...)
Très sympa cet article liant tricot et sciences
Super intéressant ton article @Liseli, merci pour ce point scientifique du tricot.
Merci pour l'article !
on peut aussi se servir du tricot comme support pour faire des maths... http://www.slate.fr/story/166541/tricot-mathematiques-pedagogie ; le livre Making Mathematics with Needlework