Bradley Duncan, Université de Dayton
Depuis des milliers d’années, l’homme fait du feu en utilisant la friction. On trouve des preuves de cette utilisation dans les archives archéologiques de différentes cultures à travers le monde. Le feu par friction est un témoignage de l’ingéniosité humaine, contribuant au développement des premières technologies et à une compréhension ultérieure de la physique, de la chimie et du transfert de chaleur.
La fabrication du feu, l’une des principales découvertes de l’histoire de l’humanité, a joué un rôle essentiel dans l’évolution de l’homme, lui apportant chaleur, lumière, protection contre les prédateurs, moyen de cuisiner et capacité à migrer vers des climats plus hostiles.
Je suis un professeur d’ingénierie, un passionné de plein air et un artisan du feu Minisino qui étudie et pratique le feu par friction depuis de nombreuses années. C’est un excellent moyen d’explorer des concepts scientifiques clés tout en s’adonnant à une pratique que les humains pratiquent depuis des millénaires.
Braise, flamme, feu
Le feu par friction repose sur la conversion de l’énergie mécanique en énergie thermique par frottement. Le frottement est la force de résistance entre deux surfaces lorsqu’elles glissent ou tentent de glisser l’une sur l’autre.
Il existe de nombreuses façons de créer du feu par friction, mais la plus courante et la plus facile à apprendre est l’utilisation d’une perceuse à archet.
Un jeu de perceuses à archet se compose d’une broche fine, d’une planchette, d’un archet légèrement incurvé, auquel est attachée une cordelette, et d’une « tête de tonnerre » ou d’un bloc d’appui, qui est une pierre ou un bloc de bois dur avec une fente naturelle ou sculptée utilisée pour appuyer sur le haut de la broche.
Tout d’abord, le faiseur de feu enroule fermement la corde autour du fuseau et l’utilise pour faire tourner rapidement le fuseau contre la planche de l’âtre, tout en appuyant simultanément avec la tête de tonnerre.
De la même manière que vos mains deviennent plus chaudes lorsque vous les frottez vigoureusement l’une contre l’autre, le frottement provoque une augmentation rapide de la température à l’endroit où le fuseau rencontre la plaque de foyer. L’humidité résiduelle est ainsi chassée. Le bois se réchauffe également en l’absence d’oxygène, ce qui provoque une carbonisation, un processus chimique résultant d’une combustion incomplète. Ce qui reste est essentiellement du carbone.
En continuant à tourner, le fuseau broie le bois carbonisé pour former un petit tas de poussière de charbon de bois. Au fur et à mesure que le tas de poussière grandit, il finit par se regrouper et s’enflammer pour former une braise.
Le point d’ignition de la braise dépend de plusieurs facteurs, dont le type de bois, la température et l’humidité. Les expériences montrent souvent des températures d’inflammation comprises entre 650 et 800 degrés Farenheit (340-430 degrés Celsius), les estimations les plus fiables étant de l’ordre de 700 degrés F (370 degrés C). Il est essentiel d’atteindre cette température pour créer une braise et démarrer le feu.
Une fois la braise formée, le faiseur de feu la transfère sur un faisceau d’amadou composé de feuilles ou d’herbes sèches, d’écorces d’arbres morts ou d’autres matières organiques fibreuses. Le faiseur de feu souffle dans le faisceau d’amadou pour augmenter la température en augmentant le flux d’oxygène.
L’amadou finit par s’enflammer, après quoi le faiseur de feu peut l’allumer pour créer un feu plus important. Les jeunes feux sont généralement fragiles – si le faiseur de feu ne leur fournit pas suffisamment de combustible, de flux d’air et de protection contre le vent et la pluie, ils peuvent s’éteindre.
Travailler plus intelligemment et non plus durement
Comprendre la physique du feu par friction et les différentes variables impliquées peut faire une grande différence et aider le feu à démarrer plus rapidement avec moins d’effort.
Tout d’abord, la taille doit être réduite. Les artificiers doivent fabriquer des jeux d’arcs taillés dans des branches d’arbre mortes et sèches, d’un diamètre d’environ 2,5 centimètres. Les fuseaux optimaux ont un diamètre compris entre 1,25 et 1,25 cm.
La vitesse à laquelle la force de frottement génère de la chaleur est directement proportionnelle à la vitesse à laquelle le faiseur de feu s’incline, en moyenne, et est indépendante du diamètre de la broche. Par conséquent, plus vous déplacez l’arc rapidement, plus vous créez de chaleur, quelle que soit la taille de la broche.
Mais comme leur section est plus petite, les fuseaux minces augmentent la densité de chaleur à l’interface fuseau-plaque de cuisson, là où la braise se forme et s’enflamme. En concentrant la chaleur dans une zone plus petite à cette interface, les broches fines réduisent le temps et l’effort nécessaires à la formation et à l’allumage d’une braise.
Les bois secs, non pigmentés et de densité moyenne – orme, peuplier et peuplier deltoïde en sont quelques exemples – conviendront bien pour le fuseau et la planche de l’âtre. J’ai testé de nombreux types de bois et j’ai constaté qu’à quelques exceptions près, la dureté du bois n’a généralement pas d’importance.
J’ai également constaté que les tiges de fleurs sauvages mûres – récoltées fraîches et laissées à sécher – font très bien l’affaire comme fuseaux. Les fleurs sauvages hautes et ligneuses comme la verge d’or, l’orpin, la cardère, la molène et autres peuvent produire des braises en quelques secondes. Si le temps le permet, vous pouvez même fabriquer une corde d’arc avec des fibres naturelles extraites de plantes de lin, d’aconit ou d’ortie que l’on trouve couramment dans les bois.
Le processus de fabrication du feu
Les principales variables que le faiseur de feu peut contrôler au cours du processus d’allumage de l’arc sont la vitesse à laquelle il déplace l’arc et la pression qu’il exerce sur le fuseau par l’intermédiaire de la tête de tonnerre. Commencez par placer la pointe du fuseau dans une encoche creusée dans la planche de l’âtre. Déplacez ensuite l’arc lentement jusqu’à ce que vous trouviez votre équilibre.
Appuyez d’abord sur la tête du tonnerre juste assez fort pour que la pyrolyse commence. La pyrolyse se produit lorsque la chaleur entraîne la décomposition des matières organiques en l’absence d’oxygène. Vous saurez que la pyrolyse commence parce que vous verrez de la fumée s’élever de l’interface entre la broche et la plaque de cuisson.
Ensuite, commencez à augmenter votre vitesse d’archet jusqu’à ce que vous soyez aussi rapide que vous pouvez le supporter pendant une minute ou deux. Ne retenez pas votre souffle et utilisez des coups d’archet aussi longs que possible sans compromettre la vitesse de l’archet. Le temps nécessaire à la formation d’une braise diminue au fur et à mesure que vous jouez de l’arc, mais la longueur de votre coup d’archet n’a pas d’importance.
Au fur et à mesure que la vitesse augmente, commencez à augmenter la pression que vous exercez sur la broche, en vous arrêtant lorsque l’augmentation de la friction commence à affecter votre capacité à maintenir une vitesse d’arc rapide. Avec de bons matériaux, vous obtiendrez probablement une belle braise en moins d’une minute.
Bien que la technologie moderne ait largement remplacé les méthodes primitives, le feu par friction reste une source de fascination et un témoignage de l’ingéniosité humaine. La compréhension de ce processus n’enrichit pas seulement le lien de l’humanité avec le passé ancien, mais souligne également la façon dont la physique intervient dans la vie quotidienne.
Bradley Duncan, Professeur d’ingénierie électrique et informatique, University of Dayton
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article original – (traduction Enerzine.com)
