Des chercheurs de l'Université de Waterloo ont réalisé un exploit auparavant considéré comme impossible, ce qui a obtenu une sphère pour baisser une surface totalement verticale sans appliquer aucune force externe.
Le mouvement de roulement spontané, capturé par des caméras à grande vitesse, était une observation inattendue après des mois d'essai, d'erreur et de calculs théoriques de deux équipes de recherche de Waterloo.
« Lorsque nous l'avons vu pour la première fois, nous étions franchement incrédule », a déclaré le Dr Sushanta Mitra, professeur d'ingénierie mécanique et mécatronique et directeur exécutif de l'Institut Waterloo de nanotechnologie.
« Nous avons tout vérifié car cela semblait défier le bon sens. Il y avait de l'excitation dans le laboratoire lorsque nous avons confirmé que ce n'était pas un coup de chance et que c'était un vrai roulement vertical. »
La découverte articulée sur la recherche du bon équilibre d'élasticité ou de douceur entre une sphère de la taille d'un pois et une diapositive verticale de la taille d'un écran de téléphone portable qui a été utilisé dans les expériences.
Si les sphères étaient trop douces, elles collaient à la surface ou la glissaient. S'ils étaient trop rigides, les sphères sont tombées directement à travers la force de la gravité.
Mais lorsque les chercheurs ont frappé uniquement la bonne combinaison d'élasticité – avec une sphère la cohérence approximative d'un ours gommeux et d'une surface qui ressemblait à un coussinet de souris spongieux – la sphère s'est lentement abattue à un rythme d'environ un millimètre toutes les deux secondes.
« La clé est que lorsqu'il roule, la sphère change légèrement de forme au point de contact », a déclaré Mitra. « Le bord avant agit comme une fermeture à glissière de clôture, tandis que le bord arrière agit comme l'ouvrir. Cette asymétrie crée juste assez de couple, ou d'adhérence, pour maintenir le roulement sans coller ou tomber complètement. »
Le journal Matière doucequi a publié l'article, « le roulement spontané d'une sphère douce sur un substrat doux vertical », a déclaré dans un résumé que la découverte « remet en question notre compréhension de base de la physique ».
En termes pratiques, a déclaré Mitra, la constatation pourrait être utilisée dans le développement de robots mous pour inspecter les tuyaux, explorer les systèmes de grottes ou aider à la fabrication de meilleurs équipements pour les missions à Mars ou à d'autres efforts d'exploration spatiale.
« Cela ouvre une toute nouvelle façon de penser au mouvement sur les surfaces verticales », a déclaré Mitra. « Actuellement, les robots et les véhicules sont limités aux surfaces horizontales ou légèrement inclinées. Cette découverte pourrait changer cela. »
