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TP N°1
Étude du Frottement Statique
Plan incliné
TP N°1 Étude du frottement
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TP N°1 Étude du frottement
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Objectif :
Mesurer le coefficient de frottement existant entre 2 surfaces planes en faisant varier
divers paramètres : rugosité, charge, angle d'inclinaison.
Description du matériel :
Le plan d'inclinaison réglable entre 0° et 45° est en acier doux, la surface utile est
rectifiée. Un rapporteur incorporé indique l'angle d'inclinaison.
Des chariots équipés de patins réalisés en différents matériaux peuvent être testés et sont
soumis à des forces exercées par des masses tarées. La figure 1 présente le
montage dans sa position inclinée.
Figure 1 : Dispositif expérimental
1. Détermination du coefficient de frottement
1.1 Analyse théorique
Établir, en appliquant le principe fondamental de la statique, la relation
permettant de déterminer le coefficient de frottement en fonction des
grandeurs mesurables. On se placera dans le cas où le plateau est
horizontal et dans le cas où le plateau est incliné.
On rappelle qu'à l'équilibre limite
, avec coefficient
d’adhérence angle d’adhérence : effort tangentiel ou force de
résistance au glissement : effort normal.
Plateau support
Masse tarée
Masse supplémentaire
Patin
Réglage de l’inclinaison
TP N°1 Étude du frottement
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1.2 Étude expérimentale
Mode Opératoire
Positionner le plan inclinable horizontalement. Poser le patin (masse et matériau
connus) sur le plan. Accrocher au patin, le fil passant par la poulie et lié au support de
poids de masse connue. Placer sur le support le nombre de masses nécessaires afin de
provoquer un mouvement uniforme du patin (vitesse faible). Relever la valeur de la
masse du patin et de la force appliquée pour provoquer le mouvement.
Renouveler cette mesure en plaçant successivement des masses additionnelles ( et
) au patin et remplir le tableau 1 (Voir annexe).
Tracer le graphe force de frottement en fonction du poids du patin (masse du patin
+ masses additionnelles). La pente de la droite obtenue détermine le coefficient de
frottement du couple patin/support.
Réitérer l'opération pour les différents patins (acier, plastique et Bronze).
2. Étude de l'influence des différents paramètres (plan incliné)
Cette seconde partie du TP a pour buts :
de déterminer la force nécessaire pour tirer un corps sur un plan incliné,
de comparer les résultats expérimentaux aux résultats théoriques en tenant compte
des valeurs des coefficients de frottement obtenues dans la première partie du TP.
2.1 Analyse théorique
En appliquant le principe fondamental de la statique, déterminer l'expression de la force
exercée par les masses tarées sur le patin. On se placera à la limite du mouvement.
2.2 Étude expérimentale
Mode Opératoire
Régler le plan inclinable à une inclinaison donnée (). Choisir un patin en fonction du
couple de surface à étudier. Placer des masses sur le support de poids accroché au fil et
déterminer le nombre de masses nécessaires pour provoquer un mouvement lent et
uniforme du patin. Indiquer les masses ainsi obtenues dans le tableau 2 (Annexe).
On réalisera cette manipulation pour différents angles d'inclinaison (15°,30°,45°) et
pour différents patins (acier, plastique)
2.3 Comparaison des résultats expérimentaux et théoriques
Comparer les résultats calculés en 2.1 avec ceux obtenus expérimentalement. Pour le
cas théorique, on reprendra les valeurs des coefficients de frottement déterminées dans
la première partie du TP.
TP N°1 Étude du frottement
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ANNEXE
Tableau 1
Masse (g)
Poids (daN)
Q (daN)
Acier
Plastique opaque
Bronze
Acier
Bronze
Plastique
Coefficients de frottement
- Acier :
- Plastique :
- Bronze :
6
1
/
6
100%
