En voile, escalade, construction et toute activité nécessitant la fixation de cordes, certains nœuds sont connus pour être plus solides que d’autres. Mais ce qui rend exactement un nœud plus stable qu’un autre n’a pas été bien compris jusqu’à présent. Pourquoi certains nœuds semblent-ils se resserrer tandis que d’autres se détachent facilement?
Les mathématiciens et ingénieurs du MIT ont développé un modèle mathématique qui prédit la stabilité d’un nœud, basé sur plusieurs propriétés clés, y compris le nombre de croisements impliqués et la direction dans laquelle les segments de corde se tordent lorsque le nœud est serré. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Science.
Depuis 2013, un groupe de chercheurs avait développé des fibres photoniques extensibles qui changent de couleur en réponse à la déformation ou à la pression. Les chercheurs ont montré que lorsqu’ils tiraient sur une fibre, sa teinte changeait d’une couleur de l’arc-en-ciel à une autre, en particulier dans les zones qui subissaient le plus de stress ou de pression.
Ils se sont donc ensuite associés à d’autres scientifiques pour identifier ce qui détermine la stabilité d’un nœud. L’équipe a utilisé les fibres pour nouer une variété de nœuds, et a photographié chaque fibre, notant où et quand la fibre changeait de couleur, ainsi que la force qui était appliquée à la fibre lorsqu’elle était tendue.
L’équipe a pu ainsi développer une analyse théorique de la stabilité des nœuds et trouver des liens entre les paramètres topologiques (charge de torsion, nombres de croisements, gauchissement) et la stabilité mécanique. La théorie est confirmée à l’aide de ces simulations et d’expériences sur des fibres à changement de couleur qui montrent optiquement des différences de contraintes localisées dans différentes parties du nœud lorsque les deux brins sont séparés. Elle montre pourquoi certains nœuds communs glissent facilement et se dénouent, tandis que d’autres tiennent fermement.
Source: http://news.mit.edu/ – 02/01/2020