Comment augmenter la résistance d'une feuille de papier. © Soorelis, Pixabay, DP

Sciences

Expériences scientifiques pour petits génies : la résistance en flexion

ActualitéClassé sous :physique , Naïs Coq , Etienne Guyon

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C'est un sentiment que nous avons tous éprouvé : derrière les objets qui émaillent notre quotidien se cache une étrange beauté. Elle semble le fruit d'un ordre naturel ou voulu, d'une organisation sous-jacente, mais aussi d'une fonction que nous ne percevons pas toujours.

Comment augmenter la résistance en flexion d’une feuille de papier ?

Une feuille de papier est d'autant plus souple qu'elle est mince. Posée à plat entre deux livres, elle fléchit immédiatement sous son propre poids. Une astuce permet cependant d'augmenter considérablement sa résistance au point de pouvoir supporter le poids d'une tasse : la plier en accordéon.

Pour vous en convaincre, repliez une feuille A4 sur une hauteur de 1 cm environ. Cela a pour effet d'amplifier son épaisseur apparente : puisque la feuille a une épaisseur d'un dixième de millimètre et les plis une amplitude de 1 cm, le gain en rigidité est colossal, de l'ordre de 5.000. Une stratégie ingénieuse pour obtenir des matériaux à la fois robustes et légers !

Marche à suivre pour réaliser votre expérience. © Naïs Coq, tous droits réservés

Observez à ce propos la boîte en carton qui protège vos biscuits préférés, et vous remarquerez le même profil ondulé. Dans la nature ou en ingénierie existent de nombreuses variantes qui visent à augmenter la section apparente des objets qui doivent résister en flexion : tiges creuses, poutres en I des bâtiments modernes, etc. L'emploi de structures aérées n'est cependant pas sans risque : elles lâchent d'un coup, de manière parfois catastrophique, contrairement aux tiges pleines qui, elles, fléchissent progressivement avec la charge...

Naïs est une ancienne élève de l'École supérieure de physique et chimie de la ville de Paris (ESPCI). Elle a fait sa thèse dans le laboratoire PMMH des quatre auteurs du livre Le merveilleux caché dans le quotidien. Elle a décidé de faire carrière dans un travail de dessinatrice et illustratrice combinant ses talents de graphisme et de culture scientifique.

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En savoir plus sur Etienne Guyon 

Dans ce beau livre, les auteurs, physiciens à l’ESPCI-Paris, se proposent tout simplement de nous réapprendre à voir le monde qui nous entoure, des combles d'Azay-le-Rideau à la mousse de savon, en passant par une simple boulette de papier froissé ou un pont d’herbes.

N'hésitez pas à acheter le livre

En 35 thèmes et autant de superbes images, ils révèlent la physique originale – la mécanique – qui sous-tend ce subtil échange entre forme, forces et fonction. Détaillant par exemple les mécanismes qui régissent la forme des feuilles et la façon dont elles se déplient, ils font leur le mot du prix Nobel Richard Feynman : « Une connaissance scientifique ne fait qu'ajouter à l'exaltation, au mystère et à l'admiration qu'on peut éprouver devant une fleur. »

  • Avec la collaboration de : José Bico enseignant-chercheur à l’ESPCI,
  • Étienne Reyssat chercheur au CNRS, Benoît Roman chercheur au CNRS
  • Éd. sous la direction de : Étienne Guyon