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La friction est une force qui s'oppose au mouvement. Les physiciens font la distinction entre le frottement statique, qui sert à maintenir un corps au repos, et le frottement cinétique, qui ralentit son mouvement une fois qu'il commence à bouger. La force exercée par le frottement statique (Fs) est proportionnelle à la force perpendiculaire exercée par un corps contre la surface sur laquelle il se déplace, appelée force normale (FN). Le facteur de proportionnalité s'appelle le coefficient de la fraction statique, qui est généralement désigné par la lettre grecque mu avec un indice s (µs). La relation mathématique est:
Fs = µs × FN
Ce coefficient dépend des caractéristiques des deux surfaces en contact. Il a été tabulé pour un certain nombre de matériaux différents. Si vous ne trouvez pas µs pour les matériaux que vous utilisez, vous pouvez le déterminer avec une expérience simple.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Pour trouver le coefficient minimal de frottement statique entre deux matériaux, construisez un plan incliné à partir de l'un des matériaux et placez un corps constitué de l'autre matériau. Augmentez l'angle de l'inclinaison jusqu'à ce que le corps commence à glisser. La tangente de l'angle est le coefficient de frottement.
Utiliser un plan incliné
Un moyen simple de déterminer µs est de placer l'objet en question sur un plan incliné constitué du même matériau que la surface à étudier. Augmentez progressivement l’inclinaison jusqu’à ce que l’objet commence à glisser. Notez cet angle. Vous pouvez immédiatement trouver µs car il est égal à la tangente de l'angle. Voici pourquoi:
Lorsque vous augmentez l'inclinaison, la force de gravité agissant sur un corps de masse m a une composante horizontale et une composante verticale. En appliquant la loi de Newtons à chacune d’elles juste avant que le corps ne commence à bouger, vous trouvez la composante horizontale (qui agit dans la X-direction) être FX = maX. La même chose est vraie dans le y direction: Fy = may.
L'accélération dans le X-direction, maX, est égal à la force de gravité, qui est la masse multipliée par l'accélération due à la gravité (g) multiplié par le sinus de l'angle (ø) formé au point d'appui de l'inclinaison. Puisque le corps ne bouge pas, cela équivaut à la force de friction statique opposée et vous pouvez écrire:
(1) mg × péché (ø) = Fs
le ycomposante de direction de la force, may, est égal au cosinus de l'angle multiplié par la masse multiplié par l'accélération due à la pesanteur et doit correspondre à la force normale, car le corps ne bouge pas,
(2) FN = mg × cos (ø)
Rappelez-vous que Fs = µsFN. Substitut Fs dans l'équation (1):
mg × péché (ø) = µsFN
et utiliser l'égalité à l'équation (2) pour remplacer FN:
mg × péché (ø) = µs × mg × cos (ø)
Le terme "mg"annule des deux côtés:
µs = péché (ø) / cos (ø) = bronzage (ø)