Qu'est-ce que la friction statique?

La friction statique est une force qui résiste au mouvement de deux objets les uns contre les autres lorsque les objets sont initialement au repos.Un exemple simple est un bloc en bois assis sur une rampe mdash;Une force doit être appliquée pour faire glisser le bloc dans la rampe.Un autre terme, la friction cinétique, s'applique à la force qui s'oppose aux objets qui se déplacent déjà les uns contre les autres.La force de ces forces peut être calculée et est connue sous le nom de coefficient de frottement.Dans les situations réelles, le coefficient de frottement statique se révèle presque toujours plus élevé que celui de cinétique, mais dans des expériences soigneusement contrôlées, où les surfaces des objets ont été soigneusement nettoyées, les deux sont généralement les mêmes.

Généralement, comme la force s'appliquait à un objet sur une surface augmente, la force de frottement statique augmentera initialement pour la faire correspondre, de sorte que l'objet ne bouge pas.Après un certain point, cependant, l'objet commencera à se déplacer, et à ce stade, la force de friction baissera, de sorte que moins de force est nécessaire pour maintenir l'objet en mouvement.Par exemple, la force de friction peut correspondre à la force appliquée jusqu'à 50 Newtons Mdash;La force est mesurée en newtons (n) mdash;Mais par la suite, il peut chuter à 40 N. Par conséquent, une force d'un peu plus de 50 N est nécessaire pour faire bouger l'objet, mais par la suite, un peu plus de 40 N suffira.pour tout matériau solide ou paire de matériaux.Une valeur de coefficient peut donc s'appliquer sur du bois sur du bois, de l'acier sur l'acier ou de l'acier sur le bois.Une façon de calculer la valeur d'une paire de matériaux est de placer un bloc d'un matériau sur une rampe faite de l'autre mdash;Pour un seul matériau, le bloc et la rampe seraient faits de la même substance.La pente sur la rampe augmente progressivement, jusqu'à ce que le bloc glisse vers le bas.L'angle auquel cela se produit peut ensuite être utilisé pour calculer le coefficient de frottement statique.

Le coefficient, lorsqu'il est utilisé dans les formules et les équations, est donné le symbole # 956; mdash;La lettre grecque mu.Un indice est généralement utilisé pour distinguer les deux: # 956;

s

indique une friction statique, tandis que # 956;

k

signifie frottement cinétique.Par exemple, le # 956; _S pour l'acier sur l'acier est de 0,74, tandis que le # 956; _k pour ce matériau est de 0,57.Ces valeurs sont pour des situations réelles typiques et peuvent varier un peu, selon les circonstances.Étant donné que la valeur # 956; _s peut être affectée par les irrégularités de surface, la saleté et les traces d'autres substances, la valeur # 956; _k est considérée comme plus précise et est celle généralement donnée lorsqu'un coefficient simplede frottement est nécessaire. facteurs affectant la friction Un certain nombre de facteurs contribuent à la friction statique, mais généralement la plus importante est la rugosité des surfaces.Même lorsqu'ils sont lissés, différents matériaux varieront en termes de détails fins de leurs surfaces.En termes pratiques, aucune surface n'est complètement lisse, mais certaines auront des irrégularités plus importantes que d'autres.La différence est évidente, dans certains cas: par exemple, une feuille de soie a une texture très fluide qui crée moins de frottement, tandis qu'une route asphalte sèche est grossière, générant plus de résistance au mouvement.D'autres facteurs incluent l'attraction électrostatique et les types de liaisons chimiques faibles qui peuvent se former entre les surfaces.

Exemples

Beaucoup de gens connaissent le frottement statique, car ils le rencontrent presque quotidiennement;Par exemple, c'est au travail quand quelqu'un glisse un livre sur une table.Initialement, une petite force doit être exercée pour faire bouger le livre, mais une fois qu'il se déplace, la friction cinétique entre en jeu, et moins d'efforts seront nécessaires pour le déplacer.La quantité de force requise peut varier selon les circonstances.Par exemple, si un livre a une couverture de bibliothèque dessus et qu'il est devenu humide, le livre humide seraQuire plus de force à se déplacer, tandis qu'un tout nouveau livre de poche pourrait glisser très facilement à travers une table en bois sec avec une surface vernie.

Les tables de coefficients de frottement statiques et cinétiques sont disponibles pour de nombreux matériaux et combinaisons communs.Une valeur plus élevée indique un frottement plus important, de sorte que plus de force doit être appliquée pour provoquer un mouvement.Par exemple, le # 956; _S pour l'aluminium sur l'aluminium est de 1,05 à 1,35, ce qui est très élevé, tandis que la valeur du polytétrafluoroéthylène (PTFE) sur PTFE est de 0,04, ce qui est extrêmement faible et le rend très glissant.Il est difficile de pousser une voiture arrêtée en mouvement en raison de la friction intentionnelle entre les pneus et le sol;Cela permet au conducteur plus de contrôle et rend la voiture moins susceptible de déraper.

Calcul de la distance de freinage

Un exemple de l'application de frottement statique consiste à calculer la distance de rupture pour une voiture à une vitesse donnée et dans des conditions particulières.Dans des circonstances normales, lorsque les pneus tournent sur la route, statiques plutôt que cinétiques, s'appliquent à la friction.Le # 956; _s pour un pneu sec sur une route sèche est d'environ 1,00, tandis que la valeur d'un pneu humide sur une route humide n'est que de 0,2 mdash;Cela signifie que la distance de rupture sera cinq fois plus élevée dans des conditions humides.Dans des conditions sèches, une voiture voyageant à 31 miles par heure (50 km / h) a une distance de freinage de 33 pieds (10 mètres), tandis que dans des conditions humides, la distance de freinage serait de 164 pieds (50 mètres).Lorsque les pneus glissent, plutôt que de rouler, le long de la surface et mdash;Comme cela pourrait être le cas dans des conditions glaciales mdash;c'est la friction cinétique qui est importante.