Bonjour, je suis à la recherche de conseil pour mon grand oral :
L’exposé sera appuyé d’un schéma
Voici une proposition de présentation pour votre Grand Oral du baccalauréat, répondant à la problématique : « Comment fonctionne un GriGri et pourquoi peut-il échouer ? »
🎤 Introduction
Imaginez-vous en pleine ascension, suspendu à une paroi, votre vie dépendant d'un petit appareil métallique : le GriGri. Ce dispositif d'assurage, développé par Petzl, est réputé pour son freinage assisté. Mais malgré sa technologie avancée, il n'est pas infaillible. Aujourd'hui, nous allons explorer les mécanismes physiques qui permettent au GriGri de fonctionner et comprendre les situations dans lesquelles il peut échouer.
Comment on assure en escalade
L’assurage en escalade se fait en binôme. Un grimpeur et un assureur. Le grimpeur est attaché par la corde qui passe ensuite en haut de la voie par une dégaine soit de mousqueton relié entre eux par une sangle pour ensuite redescendre vers l’assureur qui lui possède système d’assurance comme par exemple un gri gri. Son objectif est de récupérer le mou créé par la montée de l’assureur permettant alors de stopper la chute de du grimpeur sur quelque centimètres en cas de chute.
Le gri gri c’est quoi
Le gri gri est composé de deux partie : la came et le support
Les deux sont reliés par un point de pivot maintenu par un ressort.
La force de frottement entraîne le mécanisme lors d’une chute et si cette force est supérieur à la force du ressort, la came tourne est bloque la corde est donc la chute.
⚙️ 3. Physique
On commence d’abord par diviser la corde en plusieurs segments. Quand elle est droite, une force T tire la corde vers la haut, une autre force T la maintient, les deux s’opposent . Lorsque la corde rentre dans le mécanisme, une force s’exerce sur la came du gri gri (représenter en rouge), cette force dépend de T2, si la T2 est nulle, aucune force ne s’applique sur la came. On observe qu’il y’a beaucoup plus de forces sur la gauche de la came, cela aura pour effet de faire tourner la came lors d’une tension sur la corde reliée au grimpeur. La côté droit de la came va alors écraser la corde, bloquant alors la chute. Plus la tension T1 est élevée, plus la came va penser sur la corde.
On trouve plusieurs raisons pour justifier l’échec du mécanisme :
corde inadapté
Mauvaise utilisation
Pour la corde, petzl recommande une corde entre 8,5 mm et 10,5 mm, un autre diamètre pourrait empêcher son bon fonctionnement (trop fine = glisse,
trop épaisse = bloque le mécanisme)
La mauvaise utilisation du gri gri pourtant très pratique est le no hand belay soit l’assurage sans les mains qui est prohibé par petzl. Pour démontrer pourquoi il ne permet pas de grimper en sécurité on va réaliser une démonstration :
Étape 1
corde 80g
On ignore les frottements sur le bord du gri gri et on utilise 1N pour T2
Étape 2
on sait que T1= F + T2
Petit rafraîchissement sur la friction : elle ne dépend pas de la vitesse mais uniquement du coefficient de frottement de la surface et de la force pressant l’objet sur la surface
Étape 3
-on va donc essayer de trouver la friction maximale du système avant que la corde glisse
- étant donné que la came est ronde, on peut utiliser une équation capstan ( voir vidéo)
-la constante égale 2 donc T1=2T2 (2N). Donc plus de 2N sur T1, la corde va alors glisser dans le gri gri. La force de rotation sera alors bien inférieur à la force du ressort dans le cas ou T1 sera inférieur à 2N et la came n’engagera jamais. Néanmoins la force de rotation ne se limite pas aux vecteurs rouges
Étape 4
En effet La force rouge représenter plus tôt va lors du mouvement de la corde crée de la force additionnelle en vert. Les forces vertes dépendent alors de la force rouge. Le total devrait être noté τ . Comme la force verte dépend du rouge, on peut faire le lien que la force rouge ne dépend que de T2 comme vu au début. On peut alors conclure que la force de rotation ne dépend uniquement de T2 et non de le chute du grimpeur T1.
On peut alors se demander à partir de quelle valeur de T2 le gri gri engage t’il ?
Grâce à des expérimentations, j’ai pu déterminer que la masse nécessaire est entre 100 et 200 grammes.
Néanmoins la corde seule fait 60g.m, on s’approche alors de 80g de corde entre le gri gri et le sol.
On peut donc en conclure que sans une main tenant le bout de la corde ajoutant alors de la masse et donc de la tension, la masse de la corde seul peut ne pas suffire à engager la mécanisme et la corde pourrait glisser à tout vitesse car les frottements n'augmenteront pas.
De plus, on peut prendre en compte que si la corde se retrouve sur le côté au lieu de en face, les frottements vont diminuer car la corde ferait simplement une boucle au lieu de 2 arc de cercle qui augmente les frottements. La tension est donc bien plus faible dans une boucle que dans deux arcs de cercle.
La corde aurait donc encore plus de chance de glisser dans le mécanisme
🎯 Conclusion
Le GriGri est un exemple remarquable de l'application de principes physiques pour assurer la sécurité en escalade. Cependant, sa fiabilité dépend de conditions spécifiques qui, si elles ne sont pas respectées, peuvent conduire à une drame. Cette étude nous rappelle l'importance de comprendre les mécanismes derrière les outils que nous utilisons, surtout lorsqu'ils sont liés à notre sécurité. Le gri gri reste néanmoins l’assureur le plus sûr a l’heure actuelle. Alors pourquoi des dispositifs archaïques sont toujours utilisés au pied des voies d’escalade ?
-----
