Le Univers cinématographique Marvel a été radicalement modifié à la fin de l’ Avengers: Infinity War avec un fameux claquement de doigts de Thanos. Mais le seigneur de guerre intergalactique aurait-il pu réussir à claquer des doigts tout en portant ce lourd gant Infinity en métal? Cette question a inspiré un nouvel article publié dans le Journal of the Royal Society Interface, explorant la biomécanique du claquement de doigt, en particulier le rôle de la friction.

(Spoilers pour Guerre de l’infini ci-dessous.)

« Au cours des dernières années, j’ai été fasciné par la façon dont nous pouvons claquer des doigts. » a déclaré le co-auteur Saad Bhamla« C’est vraiment un puzzle de physique extraordinaire à portée de main qui n’a pas été étudié de près. »

Les claquements de doigts sont essentiellement un mécanisme de type verrou (techniquement, actionnement à ressort médié par le verrou, ou LaMSA), dans lequel l’énergie est chargée dans un système de ressort de masse, maintenu en place avec un loquet. Lorsque le loquet est rapidement libéré, toute l’énergie potentielle stockée est libérée sur une courte période de temps.

Plusieurs petits organismes sont capables de produire des mouvements ultrarapides grâce à un mécanisme de verrouillage similaire: les pattes des grenouilles et les langues des caméléons, par exemple, ainsi que l’explosion des graines de plantes, de multiples espèces de termites et les mandibules des fourmis à mâchoires pièges. Dans le cas de l’ crevette mante, de petites structures dans les tendons musculaires appelées sclérites servent de loquet. Les muscles de la crevette tirent sur une structure en forme de selle dans le bras, ce qui la fait plier et stocker de l’énergie potentielle, qui est libérée par le balancement de la griffe en forme de massue.

Bhamla et ses co-auteurs s’intéressent à l’étude de ces mouvements étonnamment puissants et ultrarapides. Mais l’impulsion de l’étude actuelle est en partie due à la vision de Bhamla de Guerre de l’infini en 2018. Dans le film, uberLe méchant Thanos rassemble les six pierres d’infinité, les place dans le gant d’infini en métal et procède à l’anéantissement de la moitié de toute vie dans l’univers d’un simple claquement de doigts. Mais Bhamla n’a pas pu dissiper la pensée lancinante que peut-être Thanos n’aurait pas été en mesure de produire un cliché du tout en portant le gant métallique.

C’est parce qu’il soupçonnait que la friction joue un rôle beaucoup plus central dans le cas d’un claquement de doigt que dans d’autres systèmes LaMSA. Selon les auteurs, les muscles des bras servent de moteur, ce qui charge l’énergie potentielle dans les tendons des doigts. Ceux-ci servent à leur tour de ressorts. Appuyer sur le majeur et le pouce ensemble augmente la force, qui est libérée lorsque le majeur glisse au-delà du pouce, générant le claquement. Bhamla et coll. a émis l’hypothèse que le frottement naturel de la peau entre le majeur et le pouce joue un double rôle, à la fois en aidant à la « prise » du majeur et en entravant le mouvement de déverrouillage. Les chercheurs ont conçu une série d’expériences pour tester cette hypothèse.

Pour mesurer la cinématique, ils ont utilisé une caméra haute vitesse pour enregistrer un tableau de clichés de trois personnes différentes. Les chercheurs ont placé des cercles de ruban réfléchissant sur l’articulation du poignet de chaque sujet, la base des doigts et la première jointure, la deuxième jointure et le bout du majeur. Ils ont enregistré cinq claquements chacun pour chaque surface différente qu’ils ont testée: un gant en nitrile lubrifié, des dés en caoutchouc de latex sur les deux doigts et un dé en métal sur les deux doigts sous le gant en nitrile. (Les auteurs notent que les participants ont été autorisés à se reposer pendant une minute entre les snaps pour éviter la fatigue musculaire et articulaire.)

Les mesures des chercheurs ont montré que l’accélération de rotation d’un claquement de doigt est près de trois fois plus rapide qu’un terrain de baseball professionnel, bien que la vitesse de rotation soit inférieure à celle des bras des joueurs de baseball professionnels. « Quand j’ai commencé j’ai vu les données, j’ai sauté de ma chaise. dit Bhamla. « Le claquement de doigt se produit en seulement sept millisecondes, plus de vingt fois plus vite que le clignement d’œil, qui prend plus de 150 millisecondes. »

Mais ce n’est que pour un claquement de doigt impliquant la peau humaine, qui constitue une sorte de sweet spot ou « Goldilocks zone »: juste la bonne quantité de friction et de compression pour produire le claquement parfait. Le gant lubrifié était si glissant qu’il n’y avait pas assez de frottement et donc pas autant d’énergie stockée. Les dés en caoutchouc produisaient trop de frottement, de sorte que trop d’énergie était perdue sous forme de chaleur. Les dés métalliques ont été les pires de tous : il n’y avait pas assez d’accumulation d’énergie pour produire un instantané.

Cette dernière constatation a des implications importantes pour l’intrigue de Guerre de l’infini. « Nos résultats suggèrent que Thanos n’aurait pas pu claquer à cause de ses doigts blindés en métal », a déclaré le co-auteur Raghav Acharya, étudiant de premier cycle à Georgia Tech. « Donc, ce sont probablement les effets spéciaux hollywoodiens, plutôt que la physique réelle, en jeu. Désolé pour le spoiler. » C’est une mauvaise nouvelle pour Thanos, mais ces résultats aideront probablement à améliorer les conceptions prothétiques et la dynamique de friction des robots mous à l’avenir.

DOI: Journal de la Royal Society Interface, 2021. 10.1098/rsif.2021.0672 (À propos des DOI).

Image de la liste par Marvel Studios