frottement

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Présentation

frottement, phénomène se produisant à la surface de deux corps en contact et en interaction ou en mouvement l’un par rapport à l’autre.

Le frottement provient des interactions entre les aspérités microscopiques existant à la surface des corps en contact. Dans tous les cas, il engendre une résistance au mouvement, provoquant la création de contraintes mécaniques superficielles et la dissipation de chaleur. En général, il entraîne l’usure plus ou moins rapide des corps en contact, et par conséquent la modification de leurs surfaces.

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Les différents types de frottement

Lorsque deux solides A et B sont en contact, on peut distinguer deux types de frottement : si A et B glissent l’un par rapport à l’autre, il apparaît un frottement de glissement ; lorsque A roule sur B, on parle de frottement de roulement.

Quand un corps se déplace dans un fluide (un gaz ou un liquide), on parle de frottement visqueux ou frottement fluide (voir viscosité).

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Frottements statique et cinétique

Le coefficient de frottement, noté f, est une grandeur exprimant l’intensité de l’interaction entre deux corps en contact. Lorsque deux corps sont en contact, mais pas en mouvement relatif, le frottement est dit statique. Le coefficient de frottement est alors caractéristique de l’état des surfaces en interaction, mais pratiquement indépendant de l’aire de la surface de contact entre les deux solides. Lorsque les deux corps sont mis en mouvement, le frottement est dit cinétique, et le coefficient de frottement est quasiment indépendant de la vitesse. Le coefficient de frottement cinétique est toujours inférieur au coefficient de frottement statique.

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Exemples de frottement

Un coefficient de frottement élevé correspond à un bon freinage. Cependant, si l’on ne veut pas endommager rapidement la surface des corps, le coefficient ne doit pas dépasser 0,5. À l’opposé, le coefficient de frottement de surfaces métalliques bien huilées varie entre 0,01 et 0,05, tandis qu’il est d’environ 0,002 pour un roulement à billes et son chemin de roulement, comme ceux utilisés dans les paliers de moteurs d’automobiles.

Dans le cas d’un glissement, si on appelle F la force de frottement tangente au plan de contact entre les deux corps, et N la force de réaction, normale à ce plan, le coefficient de frottement de glissement est alors égal à F/N.

S’il s’agit d’un roulement, le coefficient de frottement est fonction du déplacement de la force N et du rayon de courbure des deux corps. Pour un corps en mouvement à vitesse faible dans un fluide, le frottement visqueux est proportionnel et opposé à la vitesse du corps : la constante de proportionnalité est appelée coefficient de frottement visqueux.