Le phénomène de friction dans la vie humaine joue à la fois un rôle positif et un rôle négatif. D'une part, sans sa présence, le mouvement serait impossible, d'autre part, en raison du frottement, d'énormes pertes d'énergie et de matériaux de travail se produisent. Dans l'article, nous examinerons du point de vue de la physique ce qu'est le frottement, ainsi que la façon de trouver le coefficient de frottement.
Phénomène de frottement
Le frottement est un phénomène de contact qui se produit dans la zone de contact entre différents corps, et qui s'oppose à tout mouvement mutuel.
Dans la mécanique du mouvement des solides, on distingue trois types de frottement:
- agissant au repos;
- agir en faisant glisser des surfaces les unes sur les autres;
- causé par des corps qui roulent.
Le frottement au repos se produit lorsque nous appliquons une force tangentielle externe à une surface d'un corps pour le déplacer. Un exemple frappant de frottement de glissement est le glissement des skis sur la neige. Enfin, les frottements lors du roulagese manifeste lorsque la roue du véhicule roule sur la route.
Formule pour déterminer la force de frottement
En physique, les types de frottement répertoriés sont décrits par la même formule lors du calcul des forces agissantes. Cette formule ressemble à ceci:
Ft=µN.
La force de frottement Ft est égale au produit du coefficient de frottement µ et de la réaction d'appui N. En considérant le type de frottement correspondant, seule la valeur du coefficient µ, qui est une quantité sans dimension, change.
Dans le cas des forces de frottement statiques et glissantes, la valeur de µ est d'environ des dixièmes d'unité. µ dépend des matériaux en contact, de leur rugosité de surface, et ne dépend pas de la surface de contact ou de la vitesse de glissement.
Pour le frottement de roulement, le coefficient µ (il est généralement noté CR) dépend des caractéristiques d'élasticité du corps roulant, de sa dureté, du rayon de roulement et de quelques autres facteurs. Pour la plupart des matériaux, ce facteur de roulement est en centièmes et millièmes d'unité.
Étant donné que de nombreux facteurs affectent la valeur de µ, il n'existe pas de formule mathématique définie pour son calcul. Pour répondre à la question de savoir comment trouver le coefficient de frottement, il faut dire qu'il est mesuré expérimentalement.
Détermination du coefficient µ
Dans ce paragraphe, nous considérerons deux façons de déterminer concrètement la valeur de µ en utilisant l'exemple du glissement et du frottement au repos.
La première façon de répondre à la question de savoir comment trouver le coefficient de frottement,consiste à placer une barre sur un plan horizontal, à laquelle est fixé un dynamomètre. La barre et l'avion sont constitués de la paire de matériaux étudiée, par exemple le verre et le bois. En déplaçant la barre uniformément, en tenant le dynamomètre, vous pouvez déterminer la force de glissement Ft. Connaissant la masse m de la barre, le coefficient µ se calcule comme suit:
µ=Ft / (mg).
La deuxième méthode est pratique pour déterminer µ pour le frottement statique. Pour ce faire, vous devez placer une barre sur un plan horizontal. Ensuite, une extrémité de l'avion doit être lentement soulevée, en l'inclinant à un certain angle par rapport à l'horizon. À un certain angle θ, la barre commencera à glisser de la surface. En mesurant cet angle, le coefficient de frottement µ peut être déterminé à partir de l'équation:
µ=tg(θ).
La mesure de µ pour le frottement de roulement implique l'utilisation d'une configuration plus sophistiquée appelée pendule incliné. Le calcul de µ dans ce cas est effectué en étudiant les équations de la dynamique du mouvement.
