Le cône des frottements
Des règles précédentes, associées aux directions des forces de contact et à leur signification, il ne reste plus qu'à déterminer l'intensité de ces forces.
La définition, qui suit, associe les deux composantes (parallèle et perpendiculaire à la surface de contact) des réactions. Elle est construite autour de l'inclinaison de la ‘force de contact' par rapport à la normale à la surface, au point de contact
, donc sur l'existence et l'intensité du frottement de glissement.
L'intérêt de cette définition est sa validité en statique et en dynamique. Il faudra juste préciser les situations expérimentales.
Définition : Cône des frottements
A la surface de contact entre deux corps, le principe d'action et de réaction s'applique.
Lorsque le corps étudié est isolé, il subit les réactions de l'autre corps.
Ces réactions sont notées,
ou
selon le schéma de la figure (Fig. 10). La surface du contact y est représentée horizontale pour simplifier le schéma.
Ces réactions dépendent de la surface de contact, de l'adhérence dans le cas statique (ou d'équilibre).
Dans le cas dynamique, elle dépend des frottements de contact au cours du mouvement.
Des coefficients de frottement, statique ou dynamique, sont définis selon le modèle de Coulomb par le rapport suivant :
Ces paramètres dépendent de l'inclinaison de la réaction résultante par rapport à sa position naturelle normale à la surface laquelle caractérise l'absence de contact ou le glissement parfait (contact lisse ou adhérence nulle).
Cet angle d'inclinaison définit un cône des frottements mesurant le degré d'adhérence, dans le cas statique, ou le degré de glissement dans le cas dynamique.
Le plus souvent et selon les matériaux mis en contact, l'angle d'inclinaison statique est plus important que celui dynamique.
En effet, l'effort à fournir pour déplacer un meuble est plus important au démarrage que pendant le déplacement.
Si l'effort fourni est supérieur à celui du cône de frottement, le basculement a lieu et si la géométrie des corps en contact est adaptée, le roulement a lieu.
Ainsi apparaît la notion d'équilibre mettant en jeu le type de contact entre les corps.
Exemple : Quelques coefficients de frottement.
Voici quelques exemples de coefficients d'adhérence (statique) et de frottement (dynamique) entre deux surfaces :
Pneu / route sèche :
Pneu / route mouillée :
Acier / glace :
pour un patineur.
D'autres exemples sont accessibles sur :
http://fr.wikibooks.org/wiki/Tribologie/Facteurs_de_frottement
