La composante tangentielle de la force d’interaction entre deux surfaces en contact est appelée frottement. Elle entraîne une résistance au mouvement entre les surfaces et peut provoquer des déformations mécaniques et un échauffement.
Selon que les surfaces sont au repos ou en mouvement relatif l’une par rapport à l’autre, le frottement se divise en frottement statique et cinétique.
Qu’est-ce que le frottement cinétique ?
Le frottement cinétique est la force de ralentissement entre deux objets en contact qui se déplacent l’un contre l’autre. Il dépend de la nature des surfaces en contact. Le frottement cinétique est élevé pour les surfaces rugueuses et sèches et faible pour les surfaces humides et lisses.
La force nécessaire pour induire un mouvement (c’est-à-dire pour surmonter le frottement statique) est plus importante que celle nécessaire pour poursuivre le mouvement (c’est-à-dire pour surmonter le frottement cinétique). Le coefficient de frottement cinétique (μk) est donc inférieur au coefficient de frottement statique (μs).
Le frottement cinétique reste constant entre deux surfaces, quelle que soit la vitesse relative de leur mouvement. Le coefficient de frottement cinétique a une valeur constante pour chaque paire de surfaces (matériaux) en contact. Par exemple, il est de 0,57 pour un contact acier/acier, de 0,47 pour un contact acier/aluminium, etc.
Le frottement cinétique (fk) est égal à :
fk = μkn,
où μk est le coefficient de frottement cinétique, et n – la taille de la force de contact normale entre les surfaces.
Qu’est-ce que la friction statique ?
La force qui doit être surmontée pour faire bouger quelque chose est appelée frottement statique. C’est la force qui empêche un objet placé sur une surface inclinée de glisser.
Sur les surfaces solides, le frottement statique est la conséquence de la rugosité de la surface des objets en contact. Sa valeur dépend de la nature des surfaces en contact. Elle est plus élevée pour les surfaces rugueuses et sèches et plus faible pour les surfaces humides et lisses.
La force nécessaire pour induire un mouvement (c’est-à-dire pour surmonter le frottement statique) est plus importante que celle nécessaire pour poursuivre le mouvement (c’est-à-dire pour surmonter le frottement cinétique). Le coefficient de frottement statique (μs) est donc supérieur au coefficient de frottement cinétique (μk).
Le coefficient de frottement statique a une valeur constante pour chaque paire de surfaces (matériaux) en contact. Par exemple, il est de 0,74 pour un contact acier/acier, de 0,61 pour un contact acier/aluminium, etc.
Pour faire bouger un objet immobile, il faut vaincre la force de frottement statique par une force appliquée. Lorsqu’une petite force est appliquée à un objet immobile, le frottement statique est de même ampleur, mais dans la direction opposée à la force appliquée. Lorsque la force est augmentée, elle atteint à un certain moment la valeur maximale de frottement statique. À ce moment-là, le frottement statique est surmonté et l’objet commence à se déplacer.
Le frottement statique maximal (fs max) est égal à :
fsmax = μsn,
où μs est le coefficient de frottement statique, et n – la taille de la force de contact normale entre les surfaces.
Différence entre frottement cinétique et statique
1) Définition des frottements cinétique et statique
Friction cinétique : La force de ralentissement entre deux objets en contact qui se déplacent l’un contre l’autre est appelée frottement cinétique.
Frottement statique : La force qui doit être surmontée pour que quelque chose bouge est appelée frottement statique.
2) Formule pour le frottement cinétique et statique
Frottement cinétique : Le frottement cinétique (fk) est égal à fk = μkn, où μk est le coefficient de frottement cinétique, et n – la taille de la force de contact normale entre les surfaces.
Frottement statique : Le frottement statique maximal (fs max) est égal à fsmax = μsn, où μs est le coefficient de frottement statique, et n – la taille de la force de contact normale entre les surfaces.
3) Ampleur du frottement cinétique et statique
Frottement cinétique : La force nécessaire pour induire un mouvement est toujours plus grande que celle nécessaire pour poursuivre le mouvement. Le coefficient de frottement cinétique est donc plus petit que le coefficient de frottement statique.
Frottement statique : Le coefficient de frottement statique est supérieur au coefficient de frottement cinétique.