Effet de stick-slip « effet de stick-slip »

Le effet de stick-slip (de l’anglais stick « stick » et slip « glisser ») ou effet de stick-slip désigne le glissement saccadé de solides se déplaçant les uns contre les autres. Ce phénomène se produit lorsqu’un objet dont le coefficient d’adhérence est nettement plus élevé que le coefficient de frottement de glissement est en mouvement.

Prenons l’exemple d’un carton lourd que l’on veut déplacer sur un sol lisse en le faisant glisser. Le carton étant lourd, on a besoin d’une force importante pour surmonter le coefficient d’adhérence, c’est-à-dire la résistance au mouvement du carton. Le carton glisse. Le carton prend vite de la vitesse en raison de la surface lisse qui fait diminuer le coefficient de frottement de glissement. Le glissement rapide du carton fait cependant que nous pouvons transférer moins de force à ce carton. Au bout d’un moment, la force agissant sur le carton ne suffit plus pour surmonter le coefficient d’adhérence. Le carton s’arrête et nous devons de nouveau mobiliser beaucoup de force pour surmonter le coefficient d’adhérence et pour que le carton reparte. Adhérer – détacher – glisser – freiner – adhérer – détacher... En réalité, cet effet se produit beaucoup plus rapidement et se manifeste par un bégaiement.

Diagrammes

Ce phénomène se produit dans des domaines très variés. Les essuie-glace se déplacent avec des saccades sur le pare-brise d’une voiture. La craie grince lorsqu’on écrit sur une plaquette si on la tient à un mauvais angle. Les charnières des portes grincent. Et des instruments à cordes comme le violon et le violoncelle ne fonctionneraient pas, leurs sons étant générés par des oscillations et des vibrations (dues à un effet de stick-slip) entre les cordes et la mèche de l’archet.

Sur les matériaux optimisés en termes tribologiques, cet effet est toutefois indésirable. Les vibrations générées se répercutent sur l’ensemble de la structure et provoquent des bruits souvent perçus comme des grincements ou des craquements gênants. À la place du glissement souhaité, on a un mouvement saccadé, irrégulier, qui augmente le usure de la palier. Il est possible de contrecarrer le stick-slip en réduisant au maximum la différence entre le coefficient de frottement de glissement et le coefficient d’adhérence, en utilisant des matériaux amortissant les vibrations, en améliorant la rigidité de la structure d’ensemble (voir palier précontraints) ou en séparant les matériaux associés (par exemple par lubrification)