Au niveau microscopique, « couper » un objet revient à rompre les liens qui le maintiennent ensemble. Une pomme, par exemple, est formée d’une multitude de molécules liées les unes aux autres :
Pour couper une fraction de cette pomme, il faut parvenir à briser les liaisons de la matière à l’endroit où nous souhaitons séparer les morceaux.
Or, rompre les liens entre les molécules demande de la force, d’une intensité qui varie grandement selon le matériau à couper7. Bien que trancher un fromage avec le plat de la main soit envisageable, nous employons des outils pour optimiser nos efforts : ils nous permettent de concentrer toute la force appliquée en un endroit précis.
Avec un couteau, le tranchant est si fin que notre force se répercute sur une très petite surface. Cette pression importante va fragiliser les liaisons locales et générer des microfissures au sein du matériau. Il est ensuite beaucoup plus facile pour le reste de la lame d’élargir ces fissures, afin de séparer les molécules et terminer la coupe de l’objet.
De nombreux outils reprennent ce principe de pression, c’est le cas par exemple d’une aiguille, ou d’une hache fendant une buche. D’autres ustensiles, comme les scies et les couteaux dentelés, ajoutent des forces latérales à cet effet vertical. Les ciseaux infligent pour leur part des forces opposées – dites de « cisaillement » – aux molécules prises entre les deux lames.
Tous ces outils gardent cependant le même objectif : maximiser la force au point d’impact et profiter des microfissures ainsi générées.
La nature du matériau à couper, notamment ses points de faiblesses et le type de liens entre ses molécules, influencent grandement sa résistance à ces contraintes. Si un simple fil suffit à couper du beurre, seule une lame dentelée permet de rompre une corde. On emploie parfois des jets d’eau et de sable sous haute pression pour couper certains métaux.
Hormis la pression, d’autres techniques existent pour séparer un objet, notamment la découpe laser, où les molécules du point d’impact sont chauffées à vif jusqu’à leur vaporisation.
(Source : intra-science.com)
(Source : intra-science.com)
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(Source : intra-science.com)
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