En 1985, l'épave du Titanic fut repérée gisant par 3850m de fond et, en 1991, lors d'une plongée, on ramena un morceau d'acier qui provenait de la coque. Chose surprenante, ce fragment ne présentait aucune trace de déchirure ou de cisaillement ; il n'était même pas déformé. Il montrait au contraire des bords ébréchés, dentelés et rugueux comme la cassure d'une porcelaine. On avait cru jusque-là que l'iceberg avait enfoncé ou déchiré les plaques de la coque comme les tôles d'une voiture lors d'un accrochage. L'acier est souple, déformable, et il ne se rompt qu'après s'être plié ou étiré. Mais ce n'était pas le cas ici. Pour en avoir le cœur net, on fit tailler dans le morceau de coque ce qu'on appelle en mécanique des « éprouvettes » (petits échantillons pleins de la taille d'une cigarette de section déterminée). Ces échantillons passèrent dans des laboratoires de métallurgie pour y subir des tests de résilience.

La résilience, qui définit la résistance au choc d'un métal, se calcule le plus souvent à partir des mesures effectuées avec le « mouton-pendule » (cf. Figure 1) inventé par le Français George Charpy (1865–1945). L'outil est des plus simples : il se compose d'un lourd pendule pivotant sur roulement, terminé par une grande masse qui, en position basse, est arrêtée par l'éprouvette, posée sur un support fixe. On remonte le pendule jusqu'à une position repérée, et on le laisse retomber. Il décrit donc un arc de cercle avant de frapper l'éprouvette. Selon les cas, celle-ci plie ou casse. Si elle plie sans se rompre, on met une masse plus grande ou on lâche le pendule de plus en plus haut jusqu'à obtenir la rupture. Après avoir brisé l'éprouvette, le pendule remonte jusqu'à une certaine hauteur de l'autre côté. La masse du pendule étant connue, donne la résilience de l'alliage testé (en ).

Les mesures ont montré que la résilience de l'acier utilisé pour la construction du Titanic est beaucoup plus faible que celle d'un acier actuellement utilisé. Dans ces conditions, le naufrage du Titanic s'explique aisément. Quand l'iceberg heurte la coque, les plaques ne plient pas, elles cassent. Un acier souple de même épaisseur aurait plié sous la pression, et sans doute cédé en certains points, mais il aurait absorbé au cours de cette déformation une bonne part de l'énergie. Le paquebot tout entier aurait été secoué et freiné, voire dévié. Les passagers l'auraient forcement ressenti. Avec l'acier cassant dont est fait le Titanic les choses sont très différentes : sous la pression de l'iceberg, masse de glace dure et compacte, les plaques se brisent. À mesure que l'iceberg racle la coque, les plaques cèdent, sans ralentir pour autant le navire. Les passagers ne ressentent à peu près rien.

« Science et Vie », n° 933, juin 1995.

1)

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5)

Sachant que la masse du Titanic est , calculer l'énergie cinétique du Titanic en régime de croisière ().

6)

Comme l'indique le texte, l'essai de résilience d'un acier est réalisé avec un « mouton-pendule » schématisé ci-dessous.

Figure 1.

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La résilience est donnée par la formule :

où est la longueur du « mouton-pendule », et et sont les angles (initial et final) dont s'écarte le pendule par rapport à la verticale.

9)

Vérifier l'unité de la résilience .

10)