Beaucoup de notions différentes, dans ton message : vais essayer d'y répondre - cela risque de faire plusieurs messages !
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Je ne sais pas ce qu'il en est de ces fers, mais me semble-t-il la majorité des chevaux ferrés le sont avec des fers classiques" qui ne sont pas des modèles de souplesse et d'élasticité.
J'ai déjà plus d'une fois entendu/lu "le fer amortit"... euh... non, ça je ne peux pas imaginer qu'un fer amortisse plus qu'un "pied dont toute la structure fonctionne" (pas seulement un "sabot dur" car qu'entend-on par "sabot" finalement ? la paroi ? Qui n'est pas la seule porteuse justement.).
Le sabot si dur soit-il peut-il l'être plus qu'un fer (classique ?). J'avais lu quelque part un article sur la démultiplication des vibrations qu'il génère. |
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Alors, déjà, la notion physique d'élasticité. De quoi s'agit-il ?
Lorsqu'un matériau est soumis à un effort, il se déforme. Pour observer et quantifier cela, on est obligé de prendre en compte plusieurs données :
- l'intensité de l'effort appliqué,
- la direction selon laquelle cet effort est appliqué
- la surface sur laquelle cet effort est appliqué
- les différents points d'appui sur lequel l'objet dans le matériau considéré repose
- la mesure de la déformation en elle-même
- la façon dont le matériau retrouve ou pas sa forme initiale lorsque l'effort cesse.
Ce qu'on va appeler "élasticité" c'est la façon dont le matériau va se déformer et dont il va reprendre ensuite sa conformation initiale, lorsque l'effort aura cessé.
On va s'apercevoir que, pour un matériau donné, la déformation, selon chaque direction, sera proportionnelle à l'effort appliqué, selon une valeur propre au matériau : c'est ce qu'on appelle "module d'élasticité" ou "module de Young" (du nom du médecin qui l'a mis en évidence au 19ème siècle) .
Puis va arriver le moment où les efforts appliqués provoqueront des déformations qui resteront acquises, lorsque l'effort cessera : on aura dépassé les "limites élastiques" du matériau, pour atteindre sa "zone de plasticité", voire même sa "limite de rupture".
Alors, déjà, qu'est-ce qui fait qu'un matériau "amortit" ? C'est sa capacité à dissiper l'énergie qui lui est appliquée.
Quand je pose un morceau de fer sur un morceau de bois, et que je donne un coup de marteau sur le morceau de fer, que se passe t-il ?
Sous l'impact, l'énergie cinétique produite par le mouvement du marteau va être absorbée par l'ensemble -marteau-plaque de fer-support en bois : les atomes de fer, sous l'effet de cet effort (coup) et du fait de cette énergie se déplacent (= déformation du matériau), puis aussitôt après, ils reprennent leur position initiale (en réalité, c'est jamais totalement, mais, bon, là, on va l'admettre). Pendant leur déplacement, ils vont produire à leur tour un "travail" (cf la physique des matériaux), et vont communiquer à la fois leur mouvement, énergie et travail à ce qui les entoure, c'est à dire l'air ambiant , et le reste de l'objet, support, etc : de proche en proche, l'effort initial (impact du marteau) va ainsi à la fois se propager, mais "revenir" puisque cela se passe autant dans le sens de la première déformation initiale que lors du retour du matériau à sa forme initiale, qui sera même dépassée. Un peu ce qui se passe lorsqu'on lâche un ressort : il retrouve et dépasse sa forme initiale, et recommence son va et vient pendant un moment : on appelle cela des "oscillations" ou "vibrations". (bon c'est très schématique, hein ! )
Une des premières manifestations de ces "vibrations" c'est le bruit : il s'agit de ce que nos oreilles perçoivent de la vibration de l'air mis en mouvement par la vibration du métal lors de l'impact. Le même impact dans le vide ne fait pas de bruit.
Donc, cette alternance de déformations va se propager aux atomes voisins du même matériau, puis à ceux des autres objets en contact. En même temps, de l'énergie va être "consommée" par le matériau lui-même, pour réaliser toutes ces transformations, et une partie va être transformée en chaleur. (cf une lame de scie, qui chauffe quand on coupe).
Donc, pour faire simple, plus un matériau se déforme, et moins il transmet aux voisins, et au contraire, moins il se déforme, et plus il transmet.
Cela a des avantages et des inconvénients :
Là, rappelons-nous, j'ai un morceau de bois sous le morceau de fer. Comment se comporte t-il, lui, dans cette histoire ? Quelle incidence cela a t-il eue que j'aie interposé le morceau de fer ?
Imaginons le même coup de marteau, mais directement sur le bois : là, tout le monde le sait, le bruit est différent, déjà, plus "mat" (plus "étouffé", "amorti" ), et le bois risque de "marquer", c'est à dire de présenter une déformation durable, à l'endroit de l'impact (selon son intensité, bien sûr). Pourquoi ? parce que le bois étant plus "élastique" que le fer, n'aura pas eu la même capacité que lui de transmettre l'énergie fournie par le coup de marteau aux autres cellules voisines, et aura donc dû se débrouiller seul, localement, pour absorber et dissiper l'énergie du choc. Cela va alors dépasser la "limite élastique", et on va se trouver dans la zone "plastique" : les déformations du bois vont être acquises. Le bois sera "marqué", définitivement.
Si la surface de la zone de contact est très faible (tranchant d'une hache), et si l'effort appliqué est important, on sait que cette "déformation plastique" peut prendre l'aspect d'une marque très prononcée, qui va même atteindre la rupture des fibres du bois, selon l'intensité du coup porté, ce qui va permettre de "fendre" le bois en question.
Donc, peu de vibrations transmises aux autres cellules du bois, mais obligation, pour la partie impactée de se "débrouiller seule" pour répondre à la sollicitation rencontrée.
Avec la plaque métallique entre le marteau et le bois, le bois ne va pas "marquer" sous le marteau. L'effet de celui-ci va être "réparti" du fait de sa propre élasticité/rigidité et cela va faire que le bois va recevoir le coup de marteau via une surface beaucoup plus grande, ce qui sera bien plus facile pour lui à absorber et gérer.
Bon, là, j'ai fait assez simple. Mais, en fait, ce sont ces données (et bien d'autres) de la physique des matériaux qui vont entrer en ligne de compte, dans toute cette question.
C'est à la fois les propriétés mécaniques des différents éléments en contact (fer, acier, alu, plastique, goudron, corne) qui vont jouer, mais également l'intensité des efforts, les angles des efforts en question, la surface sur laquelle ils s'appliquent, etc.
En outre, il faut aussi dépasser le stade "macroscopique" - où on va parler de "corne", "acier", etc, globalement, pour rentrer davantage dans le détail : la corne est constituée de tubules, eux-mêmes réunis entre eux, et différents d'un endroit à l'autre (sur le sabot, ou vers l'intérieur du pied) la sole a sa propre structure, etc. De même l'acier va avoir des caractéristiques en surface et à cœur différentes, selon ses composants, mais aussi la façon dont il aura été chauffé, trempé, recuit, forgé, etc. Un même fer peut très bien avoir été "trempé" (pour le refroidir) d'un façon qui va lui procurer une surface très dure, côté route, et au contraire, une surface moins dure, côté pied. Sans parler des autres pièces : clous, crampons, barrettes de tungstène, etc.
Bref, rien que dans cette question d'élasticité/rigidité, on va avoir une foule de nuances et subtilités qui vont toutes interférer pour donner le résultat final.
C'est donc en tenant compte de tout cela qu'on pourra savoir ce qu'il en résultera pour le cheval, et ce qui est préférable pour lui, du fait de ses propres besoins (on en revient toujours là).
La création et la transmission des vibrations du fer au pied va dépendre de tout cela. Selon le "module d'élasticité" des composants du pied lui-même, cela va forcément changer la réponse.
Mais, il faut aussi prendre en compte le fait qu'en l'absence de fer, l'impact doit être directement géré par la partie qui le reçoit (comme le coup de marteau sur le bois), alors qu'avec le fer, cet impact est réparti sur toute la surface du fer.