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Escalade

Matos

2013-09-29

Guillaume Blanc est un astrophysicien, grimpeur, alpiniste et photographe. Entre deux thèses et calculs de "savant fou", il partage ses "tribulations" sur son blog et nous a fait le plaisir de consacrer un gros article début juillet faisant le point sur l'utilisation de la magnésie. Il est assez rare de lire des points de vue scientifiques sur le sujet. Du coup, on ne pouvait que vous le faire partager d'autant qu'il suscite pas mal de réaction depuis sa diffusion sur les réseaux sociaux ! La "guerre" qui oppose pro et anti magnésie et autres utilisateurs de pof reposent en effet beaucoup plus sur des arguments de tradition locale que sur une réelle expérimentation. Avec cet article qui fait le point sur le sujet, on va peut être enfin avancer !
Guillaume débute son article en posant le contexte (une forte augmentation du nombre de grimpeurs) en France et à l'étranger, évoquant une génération formée en salle où l'usage de la magnésie ne va pas sans poser de problèmes tant sur la qualité de l'air que sur les prises. Pour ces dernières, la solution est simple, il suffit de les démonter, nettoyer ou changer. Impossible à faire en site naturel sans conséquence pour le rocher ! 
Voici quelques extraits (dans le désordre) de son excellent article et notamment un petit court de physique bien utile pour éclairer le débat et soulever de nouvelles interrogations...



"Le bon vieux bleausard, celui qui est né sur les blocs et accuse déjà quelques décennies de crapahut au compteur, celui qui connait tous les blocs par cœur, avec les mouvements qui vont avec, bref, celui qui était là bien bien avant que je n’y débarque moi-même, lui, donc, utilise forcément du pof, et encore, avec une excessive parcimonie.

Le « pof [3] » c’est de la colophane, résidu solide issu de la résine de pin mise dans un chiffon. Un composé organique, donc, contraire à la magnésie qui est minérale. Il absorbe la sueur, il colle un peu aussi [4]. Aurait-t-il des propriétés adhésives vis-à-vis du rocher ?

Le bleausard « historique » utilise du pof parce qu’il prétend que ça abîme moins le rocher, le pof résiduel est lavé par la pluie, détruit par le rayonnement ultraviolet solaire de par sa nature organique, tandis que la magnésie s’incruste dans les pores du grès bellifontain finissant par lisser et lustrer les prises au grand dam des générations futures de grimpeurs...

J’ai tendance à faire confiance aux « anciens » sur ce coup-là. Ayant découvert « Bleau » en club avec eux, c’est tout naturellement que j’ai été sensibilisé dès le début à tout ça. De fait quand je vais à Bleau, mon sac de magnésie reste à la maison, je me balade de bloc en bloc avec mon pof.
Évidemment tout le monde n’a pas été à la même école et à cause de la fréquentation croissante, on voit de plus en plus de grimpeurs, probablement venus des salles, qui se trimbalent entre les rochers avec de pleins seaux de magnésie, s’en tartinent les mains (et au-delà), et laissent ainsi d’infâmes traces blanches sur ces blocs à l’esthétique par ailleurs sublime qui se passeraient sans aucun problème de ce pseudo-art pariétal moderne.



La TL2B (C'est nous ! ;) )ne proscrit pas l’usage de la magnésie, mais recommande de brosser les prises après utilisation. Certes. le mieux serait pourtant d’utiliser la magnésie (ou le pof) avec une très grande parcimonie — et c’est tout à fait possible sans nuire à la performance ! —, le brossage pourrait avoir des effets lustrants sur le grès à long terme. Bleau Info proscrit la magnésie au profit du pof. Le COSIROC est dans la même veine. 

Quoiqu’il en soit, tout ce petit monde des acteurs de la forêt promeut une ligne éthique semblable. Peu suivie d’effet.
Je n’ai pas trouvé de sources scientifiques sur les effets de la magnésie et de la colophane sur le rocher et le grès en particulier (ce qui permettrait éventuellement d’étayer solidement le vécu des anciens). Dans le doute, j’utilise donc du pof, sur la foi de décennies d’expérience, de manière minimaliste. Et je ne brosse pas, mais je ne laisse pas de traces sur le rocher.
J’ai bien dans l’idée de faire une manip pour tenter de quantifier tout ça — la colophane est-elle meilleure pour le grès de Fontainebleau que la magnésie ? — ; il faut encore que je réfléchisse au protocole expérimental, que je trouve un peu de temps, que je dégote quelques ustensiles (loupe binoculaire, par exemple), mais l’idée fait son chemin...
En espérant que le grimpeur [5] se fasse violence à lui-même avant que les blocs deviennent ingrimpables. Si nous bousillons ce terrain de jeu inestimable, que diront nos enfants ?



L’escalade sur bloc ne repose donc que sur le grimpeur lui-même. Et pour pouvoir agripper les prises et s’élever, celui-ci compte fortement sur les forces de frottement. Sans elles, pas de grimpe possible : imaginez-vous gravir une cascade de glace sans piolets ni crampons ?

Pour appréhender ces histoires de frottements, supposons un solide immobile posé sur une surface plane et horizontale, sur lequel on applique une force verticale d’intensité P(qui peut être son poids). Puisque le solide est immobile, il ne s’enfonce pas dans son support, donc une force de réaction d’intensité R, verticale et de sens opposé à Ps’applique également au solide. Ces deux forces sont égales en intensité (P=R) et opposées en sens, de sorte que leur somme (vectorielle) est nulle : le solide est en équilibre, il ne bouge pas.
Appliquons maintenant une force d’intensité F, horizontale (tangente à la surface de repos), sur ce solide ; si celui-ci glisse parfaitement, sans frottement, sur son support, alors il accélère dès que la force F⃗  existe. En revanche, s’il est soumis à des frottements (ce qui est presque toujours le cas dans la vraie vie), alors une force fS apparaît, opposée à F⃗  et d’égale intensité. Le solide est toujours au repos, à l’équilibre.

Si on augmente l’intensité de la force F⃗ , la force de frottement augmente simultanément pour maintenir le solide au repos (voir la figure ci-dessous). Tant que l’intensité de cette force ne dépasse pas un certain seuil fsmax, le solide reste immobile. Il est en adhérence. Au-delà de ce seuil (Ffsmax), le solide se met en mouvement, il accélère, son équilibre est rompu. La force minimale Fmin qu’il faut appliquer au solide pour le mettre en mouvement est donnée par la loi de Coulomb [1] :
Fmin=fsmax=μS×P,
où μS est le coefficient de frottement statique ou coefficient d’adhérence, qui dépend de la nature des matériaux en contact et de l’état de la surface de contact. On a également, plus généralement : fSμS×P.

Illustration des forces de frottement

Un solide au repos posé sur un support, soumis à une force longitudinale, ainsi qu’à des frottements. Plus l’intensité de la force en question augmente, plus l’intensité de la force de frottement augmente. Jusqu’à un certain seuil, au-delà duquel le solide accélère et donc se met en mouvement. La force de frottement, de statique devient dynamique.


Lorsque l’intensité de la force tangentielle F devient suffisamment importante, le solide se met en mouvement et acquiert une accélération a⃗ . À ce moment-là, la force de frottement fD est indépendante de la vitesse et est donnée par la loi de Coulomb :
fD=μD×Poù 
μD est le coefficient de frottement dynamique ou coefficient de glissement. Là encore ce coefficient dépend de la nature des deux matériaux en contact et la nature de leur surface de contact. En général on a μS>μD et donc fSmax>fD, ce qui explique qu’il est plus difficile de mettre en branle une armoire que de la faire glisser.

La deuxième loi de Coulomb stipule que la force de frottement est indépendante de la surface de contact entre le solide et son support. On peut comprendre cela car la surface de contact réelle n’est pas celle qui est apparente macroscopiquement. Dans un monde idéal, l’ensemble des points de la surface du solide touchent l’ensemble des points de la surface du support sur lequel il est posé : l’aire de la surface de contact est celle que l’on voit de l’extérieur. En réalité les aspérités et « imperfections » de ces deux surfaces, font que l’aire du contact est une très petite fraction de l’aire macroscopique que l’on « voit » de l’extérieur. Mais plus la force normale augmente, plus les aspérités cédent et s’interpénètrent et plus l’aire réelle de contact augmente. Mais cette aire réelle de contact reste indépendante de la surface macroscopiquement visible du contact...
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Illustration de la surface de contact apparente et de la surface de contact réelle
Le modèle de Coulomb est un modèle simple (mais pas universel) qui permet de comprendre la plupart des situations pour le contact entre deux solides (frottements solides). Néanmoins il ne prédit pas du tout la valeur des coefficients μS et μD, cette prédiction (et par la même, la compréhension de physique des frottements) est assez compliquée et fait l’objet d’un champ de la recherche en physique actuelle

La science des frottements est la tribologie (et non, ce terme ne désigne pas l’étude des tribus primitives de la forêt amazonienne...).
Pour revenir à nos cailloux, ce qui va intéresser le grimpeur n’est bien évidemment pas le coefficient de frottement dynamique (si sa main ou son pied glisse, c’est pas bon du tout), mais bien évidemment le coefficient de frottement statique [2]. Dans ce cas, la force P⃗  est la force appliquée de façon normale à la surface de contact entre les doigts et le rocher ou les pieds et le rocher. Au maximum elle est égale au poids du grimpeur. Ceci dit, tant la peau des doigts en contact avec le rocher que la gomme des chaussons sont des matériaux visco-élastiques au comportement tribologique compliqué... Et oui, si la grimpe est un sport à la portée de tout un chacun, sa compréhension physique est pour le moins pas si simple !

Contrairement au gymnaste, le grimpeur pense — ou croit — que la magnésie augmente le coefficient de frottement de ses doigts sur le rocher ; la magnésie lui permettrait ainsi de mieux adhérer à la roche.
Il y a un peu plus d’une dizaine d’années, paraissait une étude scientifique empirique sur les effets de la magnésie en escalade (Li et al. 2001), notamment la mesure du coefficient de frottement statique de la peau des doigts avec différents types de roche. Ils obtenaient un résultat marginalement significatif comme quoi la présence de magnésie réduirait le coefficient de frottement. Ce qui m’étonne dans leurs résultats, c’est que les coefficients de frottement pour les doigts secs et humides sont égaux.

[...]
Curieusement, je viens de tomber sur une étude similaire récente (Amca et al. 2012) qui démontre le contraire, à savoir que la magnésie a un effet positif sur le coefficient de frottement de la peau. Mais si les tests statistiques pratiqués sur les résultats semblent montrer un effet significatif, quand on regarde les résultats obtenus et leurs barres d’erreurs, l’effet apparaît plus marginal.

Quoiqu’il en soit, avec seulement deux études (à ma connaissance) sur le sujet couvrant de surcroît seulement les deux extrêmes de la gamme de forces normales observée en escalade, il est difficile de conclure dans un sens ou dans l’autre. Néanmoins l’idée est bonne, le protocole expérimental pas si compliqué à mettre en œuvre, il serait particulièrement intéressant de reprendre ce genre d’expériences en allant un peu plus loin (faire varier l’intensité de la force, les conditions de température et d’humidité, le type de roche, le type de poudre, magnésie et colophane, voire autre chose pour voir si l’effet observé est réellement dû à la magnésie, etc). Mais s’il faut attendre encore onze ans pour avoir une troisième étude sur le sujet, on risque de ne pas en voir le bout ! Et si je m’y mettais ?
Tout cela, sans oublier l’inévitable effet « psychologique » de cette poudre blanche devenue indispensable..."

A la TL²Bleau, on attend donc avec impatience de nouvelles expérimentations ! D'ailleurs, à Albaracin, le gros spot espagnol, le pof aussi est mis à l'index (ce qui n'améliore pas son adhérence) comme on pouvait le lire sur la page Facebook du spot relayé par l'homme qui grimpe de nuit ;)

INFORMAMOS Y PROHIBIMOS:

NO UTILIZAR EL MAGNESIO POF O DE RESINA DE COLOFONIA EN LOS BLOQUES DE ALBARRACIN.

Se esta perdiendo la adherencia de los cantos de muchas líneas de bloques, obstruyendo la porosidad de la arenisca y con la consecuencia de que no podemos seguir disfrutando de ellos el resto de escaladores.

RESPECTALBARRACIN.

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