La friction est le processus physique sans lequel le mouvement même dans notre monde ne pourrait pas exister. En physique, pour calculer la valeur absolue de la force de frottement, il est nécessaire de connaître un coefficient spécial pour les surfaces frottantes considérées. Comment trouver le coefficient de frottement ? Cet article répondra à cette question.
Friction en physique
Avant de répondre à la question de savoir comment trouver le coefficient de frottement, il est nécessaire de considérer ce qu'est le frottement et par quelle force il se caractérise.
En physique, il existe trois types de ce processus qui se produit entre des objets solides. C'est le frottement du repos, du glissement et du roulement. Le frottement se produit toujours lorsqu'une force externe essaie de déplacer un objet. Le frottement par glissement, comme son nom l'indique, se produit lorsqu'une surface glisse sur une autre. Enfin, le frottement de roulement se produit lorsqu'un objet rond (roue, balle) roule sur une surface.
Ce que tous les types ont en commun, c'est qu'ils empêchent quiconquemouvement et le point d'application de leurs forces se trouve dans la zone de contact entre les surfaces de deux objets. De plus, tous ces types convertissent l'énergie mécanique en chaleur.
Les forces de glissement et de friction statique sont causées par la rugosité microscopique des surfaces qui frottent. De plus, ces types sont dus à des interactions dipôle-dipôle et à d'autres types d'interactions entre atomes et molécules qui forment des corps frottants.
La cause du frottement de roulement est liée à l'hystérésis de la déformation élastique qui apparaît au point de contact entre l'objet roulant et la surface.
Force de frottement et coefficient de frottement
Les trois types de forces de frottement solides sont décrits par des expressions qui ont la même forme. La voici:
Ft=µtN.
Ici N est la force agissant perpendiculairement à la surface du corps. C'est ce qu'on appelle la réaction de soutien. La valeur µt- est appelée le coefficient du type de frottement correspondant.
Les coefficients de glissement et de frottement au repos sont des grandeurs sans dimension. Cela peut être compris en regardant l'égalité de la force de frottement et du coefficient de frottement. Le côté gauche de l'équation est exprimé en newtons, le côté droit est également exprimé en newtons, puisque N est une force.
Quant au frottement de roulement, son coefficient sera également une valeur sans dimension, cependant, il est défini comme le rapport de la caractéristique linéaire de la déformation élastique au rayon de l'objet roulant.
Il faut dire que les valeurs typiques des coefficients de glissement et de frottement au repos sont des dixièmes d'unité. Pour le frottementroulant, ce coefficient correspond aux centièmes et millièmes d'unité.
Comment trouver le coefficient de frottement ?
Coefficient µtdépend d'un certain nombre de facteurs difficiles à prendre en compte mathématiquement. Nous en énumérons quelques-uns:
- matériau des surfaces frottantes;
- qualité de surface;
- la présence de saleté, d'eau, etc.;
- températures de surface.
Par conséquent, il n'y a pas de formule pour µt, et il doit être mesuré expérimentalement. Pour comprendre comment trouver le coefficient de frottement, il doit être exprimé à partir de la formule pour Ft. Nous avons:
µt =Fat/N.
Il s'avère que pour connaître µt il faut trouver la force de frottement et la réaction d'appui.
L'expérience correspondante est réalisée comme suit:
- Prenez un corps et un avion, par exemple, en bois.
- Accrochez le dynamomètre au corps et déplacez-le uniformément sur la surface.
En même temps, le dynamomètre montre une certaine force, qui est égale à Ft. La réaction du sol est égale au poids du corps sur une surface horizontale.
La méthode décrite vous permet de comprendre ce qu'est le coefficient de frottement statique et de glissement. De même, vous pouvez déterminer expérimentalement µtrolling.
Une autre méthode expérimentale pour déterminer µt est donnée sous forme de problème dans le paragraphe suivant.
Problème pour calculer µt
La poutre en bois est sur la surface du verre. En inclinant doucement la surface, nous avons constaté que le glissement de la poutre commence à un angle d'inclinaison de 15o. Quel est le coefficient de frottement statique pour un couple bois-verre ?
Lorsque la poutre était sur un plan incliné à 15o, alors la force de frottement au repos avait une valeur maximale. Il est égal à:
Ft=mgsin(α).
La force N est déterminée par la formule:
N=mgcos(α).
En appliquant la formule pour µt, on obtient:
µt=Ft/N=mgsin(α)/(mgcos(α))=tg(α).
En substituant l'angle α, on arrive à la réponse: µt=0, 27.
