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Comment se passe l'usure des pneus, marches et semelles ?

par Paul dethezy, le 10/09/2017 à 22:45 - 436 visites

Bonjour,
Fasciné par votre site et le service que vous rendez à l'humanité je me permets de vous solliciter pour une question qui me taraude depuis quelques années.
Alors voilà, un pneu qui a roulé 50 000 km devient presque lisse au même titre qu'une chaussure porté pendant des années voire une marche d'escalier en bois ou pierre qui a des siècles.
sait on comment et à quel rythme s'opère donc cette usure ?
Pour le pneu (ou une semelle de chaussure) par exemple, celui-ci laisse-t-il une molécule de lui même, infime quantité de matière, a chaque fois qu'il touche la route, ou est-ce par "lambeau" par moment.
cela est il quantifiable et mesurable ?
Si une voiture passe sur une route, y laisse-t-elle nécessairement des "morceaux de pneus" identifiable même si ils sont infimes ?
Ma question est du même ordre pour les marches d'escalier usées après avoir été empruntés pendant des siècles : a quel rythme et selon quel procédé se passe cette usure : un infime dépôt a chaque passage ou des pertes aléatoires de molécules, particules selon un rythme quantifiable ?
J'espère que j'ai été suffisamment clair et que vous saurez, comme vous en avez l'habitude, m'éclairer sur cette épineuse question.
Félicitations encore pour œuvrer afin que l'on en sache plus,
Bien à vous,
Paul

Réponse du Guichet du savoir

par bml_sci, le 13/09/2017 à 17:10

Réponse du département Sciences et techniques
Bonjour,
Vos questions embrassent un vaste champ d’un domaine précis de la physique : la tribologie.

Une définition simple de la tribologie est donnée par la journaliste scientifique Nathalie Mayer sur le blog spécialisé Futura sciences :
Citer:
Le terme de « tribologie » nous vient d'un mot grec qui signifie « frottement » et « étude ». Ainsi la tribologie - une branche de la mécanique - est-elle simplement la science des frottements et de l'usure.



Tous les exemples que vous donnez sont bien des résultats de l’action d’usure de différents matériaux, usure par abrasion.

L’ouvrage de Jean-Marie Georges, Frottement, usure et lubrification expose les principes généraux de l’usure abrasive :
Citer:
L'usure abrasive est due au contact entre une particule et la surface d'un solide. Lors de son passage dans le contact, cette particule peut enlever de la matière selon quatre modes d'enlèvement de matière. Elle peut :
- couper, si elle est suffisamment aiguisée,
- repousser la matière en surface,
- provoquer une fracture, si le solide est fragile,
- enlever des grains, si le matériau est insuffisamment homogène.
Ces deux derniers modes se produisent plus rarement que les deux premiers.
La nature de l'usure abrasive est aussi déterminée par le mode d'acheminement des particules dans le contact.
Si les particules sont fixées à l'une des deux surfaces, il s'agit d'abrasion à deux corps.
Si les particules sont libres de rouler ou de glisser par rapport aux deux surfaces, on parle alors d'abrasion à trois corps.

L'usure abrasive implique donc un déplacement de matière par labourage d'au moins une des surfaces en contact. Ce mécanisme est important, que ce soit lorsqu'un matériau rugueux et dur glisse sur un matériau mou, ou lorsque des poudres sont présentes dans le contact des deux solides. Les cicatrices d'usure sont, dans les deux cas, constituées de sillons longilignes dirigés dans le sens du glissement.



Vous comprendrez que l’usure est un phénomène complexe à étudier et que nous ne pouvons vous donner précisément en abrégé les explications au niveau moléculaire, ni les temps et rythmes d’usure, variables selon les matériaux usées, selon la force mécanique exercée et les matériaux participant à cette action abrasive et sans doute sur d’autres facteurs extérieurs (température, humidité ambiante …)


Vous pouvez par contre vous documenter dans deux ouvrages dont celui cité plus haut :


Frottement, usure et lubrification, Jean-Marie Georges, Eyrolles, 2000 ;

Matériaux caoutchouteux : morphologies, formulations, adhérence, glissance et usure, Gilles Petitet et Michel Barquins, PPUR, 2008.


Cordialement.
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