La science infuse

L'éléphant ne peut pas compter sur ses battements d'oreille pour se refroidir. Heureusement, son cuir est poilu !

En pleine canicule, n'avez-vous jamais pris en pitié les pauvres éléphants, qu'ils soient d'Afrique (Loxondontis africana) ou d'Asie (Elephas maximus), en vous demandant comment ces pachydermes faisaient pour se rafraîchir, quand leur température corporelle oscille autour de 36°C dans un environnement bien plus chaud ? Plusieurs hypothèses ont émergé au fil des ans : les bains de poussière ou de boue, la respiration percutanée (alors que l'éléphant est dépourvu de glande sudoripare) ou le battement des oreilles pour favoriser l'aération ! Non satisfaits par ces idées, et inquiets pour l'équilibre thermique des éléphants, des chercheurs de l'université Princeton (États-Unis) se sont demandés si les poils qui recouvrent le cuir des pachydermes n'étaient pas la clé du problème.

Les éléphants ne sont en effet pas imberbes. Si leur fourrure a décliné par rapport à leur ancêtre, le mammouth laineux (Mammuthus primigenius), elle compte encore quelques centaines de poils par mètre carré (une densité estimée à partir d'images de Sherini, une éléphante de 24 ans du Botswana). Longs de 2 centimètres en moyenne, et de 0,5 mm de diamètre (plus épais que leurs homologues humains), ces poils agiraient selon les physiciens américains comme des ailettes, similaires aux structures recouvrant les microprocesseurs dernière génération des ordinateurs. En augmentant la surface d'échange avec l'air environnant (alors que l'éléphant est l'animal terrestre présentant le plus faible ratio surface/volume), les poils-ailettes maximiseraient la dissipation de la chaleur corporelle.

Le repassage, un phénomène mystérieux pour certains...

Comment écrancher un vêtement, c'est-à-dire en enlever les faux plis ? Avec un fer à repasser, répondrez-vous instinctivement. Mais comment cet appareil, qui répond au besoin des ménages depuis plusieurs siècles (l'Encyclopédie de Diderot et D'Alembert en fait mention à la seconde moitié du XVIII° siècle), permet de lisser les tissus ? D'après les physiciens, trois paramètres garantissent un repassage efficace : la température (Félix se rappelle encore du coup de fer porté par Zézette), le poids et l'humidité, fournie par la vapeur d'eau. C'est à ce dernier aspect que des chercheurs français, menés par Lydéric Bocquet de l'université Lyon 1, se sont intéressés dans un article publié dans la revue Soft Matter.

Pour faire des expériences, encore faut-il un système modèle. La première étape de l'étude a donc été de former des "plis" reproductibles : le tissu, posé sur un support percé d'un trou de taille déterminée, est attaché à un poids qui l'entraîne à travers la fente. Un pli est ainsi formé, dont l'angle dépend des propriétés intrinsèques du matériau, comme son épaisseur, mais aussi de la largeur de la fente par laquelle le tissu passe. Ce pli est qualifié de plastique car il persiste après l'effort appliqué sur le tissu (à la différence d'une déformation élastique, qui ne dure que le temps de l'application de la force, comme par exemple pour un ressort). Et c'est bien là tout le problème... le faux pli dure !

Une fois ces plis formés, reste à comprendre comment les défaire. L'observation des tissus ainsi déformés montre que les plis s'ouvrent de façon spontanée, mais lentement : l'angle formé sur un tissu en fibres de polyester passe de 60° à 50°... en trois heures, ce qui justifie pleinement le fait de repasser les vêtements plutôt que d'attendre que les faux plis se résorbent d'eux-mêmes. L'humidité apportée par le repassage joue-t-elle un rôle dans la vitesse d'ouverture des plis ?