Le Gömböc ou le secret de l'équilibre

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Le mathématicien Gábor Domokos s'est lance un défi bien particulier : trouver un objet qui ne serait doté que d'un seul point d'équilibre ! Sa quête de plusieurs années va s'avérer pleine de rebondissements...

Grèce, 2000. Gábor Domokos se promène sur une plage avec sa femme. Les pieds dans le sable, ils récoltent pas moins de 2000 galets ! Que peuvent-ils bien en faire ? Une fois rentrés, ils étalent leurs trouvailles sur une table pour étudier leur forme.

Car Domokos n’est pas collectionneur, mais mathématicien. Il analyse alors en détail les points d’équilibre de chaque caillou.

Portrait de Gábor Domokos. Photo : DR

Pour comprendre, imaginons un cube. Si on le met sur une face, il restera dans cette position : c’est un point d’équilibre stable. Si on le met à la verticale sur un côté ou un coin, on pourrait théoriquement réussir à le faire tenir, mais il tombera à la moindre agitation : ce sont des points d’équilibre instables.  


N’importe quel objet possède plusieurs points d’équilibre (dont six stables pour le cube - un par face). Mais Domokos, lui, est en quête d’une forme avec un seul point d’équilibre stable.

C’est-à-dire qu’elle reviendrait toujours à la même position. Un peu comme un culbuto, sauf que ce jouet fonctionne grâce à un lest. Notre chercheur veut un objet taillé d’un seul bloc dans un matériau uniforme. Hélas, les cailloux qu’il a récoltés ne l’aident pas directement…

Il en conclut tout de même que la forme qu’il recherche ne doit pas être trop plate. Et surtout, il se convainc que cette fameuse forme doit être artificielle.

Un gömböc. Photo : Gábor Domokos

Il relève finalement le défi en 2006 avec son collège ingénieur Péter Várkonyi. Après de nombreux essais, ils parviennent aux bonnes équations et créent le "gömböc". Cet objet unique possède un seul équilibre stable (et un seul instable), c’est la première forme en son genre !

Quelle que soit sa position initiale sur une surface plane, le gömböc roule pour arriver à son point d’équilibre.

Cliquez pour voir un gömböc trouver son équilibre. Photo : experimentis via YouTube

Toutefois, peu après leur étude, les deux créateurs découvrent que le gömböc ressemble à… la carapace de certaines tortues !

C'est ce qui leur permet de ne jamais rester coincées sur le dos et de se retourner. Mais il faut chercher en Inde pour les voir. La nature est bien faite, c’est simplement que Domokos ne cherchait pas au bon endroit !

Une tortue étoilée d'Inde à la carapace similaire à la forme d'un gömböc. Photo : Kuribo CC BY-SA 3.0

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