La plupart des objets ne sont pas aussi lisses que vous le pensez. Au niveau microscopique, même les surfaces apparemment lisses sont vraiment un paysage de minuscules collines et vallées, trop petites pour vraiment voir, mais qui font une énorme différence quand il s'agit de calculer le mouvement relatif entre deux surfaces en contact.

Ces minuscules imperfections dans les surfaces s'emboîtent, donnant lieu à la force de frottement, qui agit dans la direction opposée à tout mouvement et doit être calculée pour déterminer la force nette sur l'objet.

Il existe différents types de frottements, mais Le frottement cinétique
est également appelé frottement glissant
, tandis que le frottement statique
affecte l'objet avant
qu'il ne commence à se déplacer et le frottement lors du roulement
concerne spécifiquement le roulement d'objets comme les roues.

Apprendre ce que signifie le frottement cinétique, comment trouver le coefficient de frottement approprié et comment le calculer vous dit tout ce que vous devez savoir pour résoudre les problèmes de physique impliquant la force de friction.
Définition de la cinétique F riction

La définition de frottement cinétique la plus simple est: la résistance au mouvement causée par le contact entre une surface et l'objet se déplaçant contre elle. La force du frottement cinétique agit pour s'opposer
au mouvement de l'objet, donc si vous poussez quelque chose en avant, le frottement le pousse en arrière.

La force de fiction cinétique ne s'applique qu'à un objet qui se déplace (d'où «cinétique»), et est autrement connu sous le nom de friction de glissement. Il s'agit de la force qui s'oppose au mouvement de glissement (pousser une boîte sur les lames de plancher), et il existe des coefficients de frottement spécifiques
pour ce type de frottement et pour d'autres types (tels que le frottement de roulement). un autre type majeur de frottement entre les solides est le frottement statique, et c'est la résistance au mouvement causée par le frottement entre un objet immobile
et une surface. Le coefficient de frottement statique
est généralement plus grand que le coefficient de frottement cinétique, ce qui indique que la force de frottement est plus faible pour les objets qui sont déjà en mouvement.
Équation pour le frottement cinétique

La force de friction est mieux définie à l'aide d'une équation. La force de frottement dépend du coefficient de frottement pour le type de frottement considéré et de l'ampleur de la force normale que la surface exerce sur l'objet. Pour le frottement par glissement, la force de frottement est donnée par:
F_k \u003d μ_k F_n

Où F
_{k est la force du frottement cinétique, μ
k est le coefficient de frottement glissant (ou frottement cinétique) et F
n est la force normale, égale au poids de l'objet si le problème implique une surface horizontale et qu'aucune autre force verticale n'agit (ie , F
n \u003d mg
, où m
est la masse de l'objet et g
est l'accélération due à la gravité). Puisque le frottement est une force, l'unité de la force de frottement est le newton (N). Le coefficient de frottement cinétique est sans unité.}

L'équation pour le frottement statique est fondamentalement la même, sauf que le coefficient de frottement glissant est remplacé par le coefficient de frottement statique ( μ
_{s). Il est préférable de la considérer comme une valeur maximale car elle augmente jusqu'à un certain point, puis si vous appliquez plus de force à l'objet, il commencera à se déplacer:
F_s \\ leq μ_s F_n Calculs avec frottement cinétique}

L'élaboration de la force de friction cinétique est simple sur une surface horizontale, mais un peu plus difficile sur une surface inclinée. Par exemple, prenez un bloc de verre d'une masse m
\u003d 2 kg, poussé sur une surface horizontale du verre, 𝜇
_{k \u003d 0,4. Vous pouvez calculer facilement la force de frottement cinétique en utilisant la relation F
n \u003d mg
et en notant que g
\u003d 9,81 m /s ^{2:
\\ begin {aligné} F_k &\u003d μ_k F_n \\\\ &\u003d μ_k mg \\\\ &\u003d 0.4 × 2 \\; \\ text {kg} × 9.81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 \\\\ &\u003d 7.85 \\; \\ text {N} \\ end {aligné}}}

Imaginez maintenant la même situation, sauf que la surface est inclinée à 20 degrés par rapport à l'horizontale. La force normale dépend de la composante du poids
de l'objet dirigé perpendiculairement à la surface, qui est donnée par mg
cos ( θ
), où < em> θ
est l'angle de l'inclinaison. Notez que mg
sin ( θ
) vous indique la force de gravité le tirant sur la pente.

Avec le bloc en mouvement, cela donne:
\\ commencer {aligné} F_k &\u003d μ_k F_n \\\\ &\u003d μ_k mg \\; \\ cos (θ) \\\\ &\u003d 0,4 × 2 \\; \\ text {kg} × 9,81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 × \\ cos (20 °) \\\\ &\u003d 7,37 \\; \\ text {N } \\ end {aligné}

Vous pouvez également calculer le coefficient de frottement statique avec une expérience simple. Imaginez que vous essayez de commencer à pousser ou à tirer un bloc de bois de 5 kg sur du béton. Si vous enregistrez la force appliquée au moment précis où la boîte commence à bouger, vous pouvez réorganiser l'équation de frottement statique pour trouver le coefficient de frottement approprié pour le bois et la pierre. S'il faut 30 N de force pour déplacer le bloc, alors le maximum pour F
_{s \u003d 30 N, donc:
F_s \u003d μ_s F_n}

Réorganise à:
\\ begin {aligné} μ_s &\u003d \\ frac {F_s} {F_n} \\\\ &\u003d \\ frac {F_s} {mg} \\\\ &\u003d \\ frac {30 \\; \\ text {N}} {5 \\; \\ text {kg} × 9.81 \\; \\ text {m /s} ^ 2} \\\\ &\u003d \\ frac {30 \\; \\ text {N}} {49.05 \\; \\ text {N}} \\\\ &\u003d 0.61 \\ end {aligné}

Le coefficient est donc d'environ 0,61.