Le frottement de glissement, plus communément appelé frottement cinétique, est une force qui s'oppose au mouvement de glissement de deux surfaces se déplaçant l'une sur l'autre. En revanche, le frottement statique est un type de force de frottement entre deux surfaces qui se poussent l'une contre l'autre, mais ne glissent pas l'une par rapport à l'autre. (Imaginez que vous poussiez sur une chaise avant qu'elle ne glisse sur le sol. La force que vous appliquez avant le glissement s'oppose au frottement statique). doivent pousser plus fort pour qu'un objet commence à glisser que pour le faire glisser. L'amplitude de la force de frottement est directement proportionnelle à l'ampleur de la force normale. Rappelons que la force normale est la force perpendiculaire à la surface qui contrecarre toute autre force appliquée dans cette direction.

La constante de proportionnalité est une quantité sans unité appelée coefficient de frottement, et elle varie en fonction des surfaces en contact. (Les valeurs de ce coefficient sont généralement recherchées dans les tableaux.) Le coefficient de frottement est généralement représenté par la lettre grecque μ
avec un indice k
indiquant le frottement cinétique. La formule de la force de friction est donnée par:
F_f \u003d \\ mu_kF_N

Où F _{N
est la grandeur de la force normale, les unités sont en newtons (N) et la direction de cette force est opposée à la direction du mouvement.
Définition de la friction de roulement}

La résistance au roulement est parfois appelée friction de roulement, bien qu'elle ne soit pas exactement une force de friction parce qu'elle n'est pas le résultat de deux surfaces en contact. essayant de se pousser les uns contre les autres. C'est une force résistive résultant de la perte d'énergie due aux déformations de l'objet roulant et de la surface.

Tout comme pour les forces de frottement, cependant, l'amplitude de la force de résistance au roulement est directement proportionnelle à l'amplitude de la normale force, avec une constante de proportionnalité qui dépend des surfaces en contact. Alors que μ _{r
est parfois utilisé pour le coefficient, il est plus courant de voir C rr
, ce qui rend l'équation pour l'amplitude de la résistance au roulement la suivante:
F_r \u003d C_ {rr} F_N}

Cette force agit à l'opposé de la direction du mouvement.
Exemples de friction de glissement et de résistance au roulement

Considérons un exemple de frottement impliquant un chariot dynamique trouvé dans une physique typique classe et comparer l'accélération avec laquelle il se déplace sur une piste métallique inclinée à 20 degrés pour trois scénarios différents:

Scénario 1: Il n'y a pas de frottement ou de forces résistives agissant sur le chariot pendant qu'il roule librement sans glisser piste.

Nous dessinons d'abord le diagramme de corps libre. La force de gravité pointant vers le bas et la force normale pointant perpendiculairement à la surface sont les seules forces agissant.

(Image 1)

Les équations de force nette sont:
F_ { netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

Tout de suite, nous pouvons résoudre la première équation d'accélération et insérer des valeurs pour obtenir la réponse:
F_g \\ sin {\\ theta} \u003d ma \\\\ \\ implique mg \\ sin (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ implique a \u003d g \\ sin (\\ theta) \u003d 9.8 \\ sin (20) \u003d \\ boxed {3.35 \\ text {m /s} ^ 2}

Scénario 2: la résistance au roulement agit sur le chariot pendant qu'il roule librement sans glisser sur la piste.

Ici, nous supposerons un coefficient de résistance au roulement de 0,0065, qui est basé sur un exemple trouvé dans un article de la US Naval Academy.

Maintenant, notre diagramme de corps libre inclut la résistance au roulement agissant sur la piste:

(Image 2)

Nos équations de force nette deviennent:
F_ {netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} -F_r \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

À partir de la deuxième équation, nous pouvons résoudre pour F < sous> N
, branchez le résultat dans l'expression de frottement dans la première équation et résolvez pour un
:
F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0 \\ implique F_N \u003d F_g \\ cos (\\ theta) \\\\ F_g \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} F_N \u003d F_g \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} F_g \\ cos (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ implique \\ cancel mg \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} \\ cancel mg \\ cos (\\ theta) \u003d \\ cancel ma \\\\ \\ implique a \u003d g (\\ sin (\\ theta) -C_ {rr} \\ cos (\\ theta)) \u003d 9.8 (\\ sin (20) -0.0065 \\ cos (20)) \\\\ \u003d \\ boxed {3.29 \\ text {m /s} ^ 2}

Scénario 3: les roues du chariot sont verrouillées en place et il glisse sur la piste, entravée par le frottement cinétique.

Ici, nous utiliserons un coefficient de frottement cinétique de 0,2, qui se situe au milieu de la plage de valeurs généralement répertoriée pour le plastique sur le métal.

Notre diagramme à corps libre ressemble beaucoup au cas de la résistance au roulement, sauf qu'il s'agit d'une force de frottement glissante agissant sur la rampe:

(image 3)

Nos équations de force nette deviennent:
F_ {netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} -F_k \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

Et encore une fois, nous résolvons pour a
dans un si mode militaire:
F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0 \\ implique F_N \u003d F_g \\ cos (\\ theta) \\\\ F_g \\ sin (\\ theta) - \\ mu_kF_N \u003d F_g \\ sin (\\ theta) - \\ mu_kF_g \\ cos (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ implique \\ cancel mg \\ sin (\\ theta) - \\ mu_k \\ cancel mg \\ cos (\\ theta) \u003d \\ cancel ma \\\\ \\ implique a \u003d g (\\ sin (\\ theta) - \\ mu_k \\ cos (\\ theta)) \u003d 9.8 (\\ sin (20) -0.2 \\ cos (20)) \\\\ \u003d \\ boxed {1.51 \\ text {m /s} ^ 2}

Notez que l'accélération avec résistance au roulement est très proche du boîtier sans friction, tandis que le boîtier à friction coulissant est significativement différent. C'est pourquoi la résistance au roulement est négligée dans la plupart des situations et pourquoi la roue était une brillante invention!