Doc. 1 Contact ski-neige

Pour comprendre la fonction du fart, il faut commencer par étudier les phénomènes qui entrent en jeu quand le ski est en contact avec la neige. Lorsqu’un corps glisse sur un plan, il se crée un frottement de glissement. Cette force dépend des aspérités des deux surfaces en contact (figure ci-avant), mais aussi du type de lien chimique existant entre les atomes des deux surfaces. La force de frottement s’exerce dans la direction opposée à la vitesse du corps. Son intensité dépend du poids du corps, de l’inclinaison du plan et de la nature des corps en contact. Cet effet est traduit par un paramètre m, appelé coefficient de frottement. Il varie en fonction des matériaux (voir tableau « Quelques valeurs de µ ») et de la rugosité de la superficie.

Pendant la durée du glissement, la force de frottement dissipe de l’énergie cinétique en la transformant en chaleur, comme nous le constatons lorsque nous nous frottons les mains pour les réchauffer. Dans le cas du ski, cet effet a une conséquence très importante : la chaleur fait fondre la neige, et une pellicule d’eau s’interpose entre le ski et la neige.

D’après « Sportifs high tech Nunzio Lanotte » – Sophie Lem Collection Belin : Pour la science

Doc. 2 Composition du fart

Le fart s’interpose entre le ski et la neige et a pour fonction d’optimiser les conditions de l’interface. Pour atteindre cet objectif, on utilise principalement des substances qui appartiennent à deux familles de composés : les hydrocarbures et les fluorocarbures. […] Les fluorocarbures sont des substances fortement hydrophobes, ce qui les rend particulièrement intéressantes pour le fartage. […]

Toutefois les fluorocarbures présentent des inconvénients. Ils peuvent être nocifs pour la santé et pour l’environnement et coûtent très cher. C’est la raison pour laquelle on les associe généralement à de la paraffine ainsi qu’à d’autres hydrocarbures solides à longue chaîne carbonée.

Doc. 3 Modélisation du contact ski-neige

Les schémas ci-après montrent une représentation modélisant un contact ski-neige.

Lors de la glisse, des gouttes d’eau se forment à l’interface ski-neige. Lorsqu’une goutte s’établit au contact d’un solide, elle adopte une configuration particulière qui traduit les interactions entre le solide et le liquide. L’angle θ, représenté sur les schémas ci-après, caractérise ces interactions.

Doc. 4 Schéma du contact ski-neige sur une pente inclinée d’un angle α par rapport à l’horizontale