Chapitre 2.5a –Les coefficients de frottement [ ] N [ ] N

Référence : Marc Séguin, Physique XXI Volume A Page 1
Note de cours rédigée par : Simon Vézina
Chapitre 2.5a –Les coefficients de frottement
Deux types de frottement de surface
Lorsqu’il y a deux objets en contact, il y a du frottement de surface. Par contre, on peut
définir deux types de frottement : statique et cinétique.
Statique : Force de frottement agissant
sur un objet immobile par
rapport à la surface de
contact.
Symbole : s
f
Unité (Newton) : N
s
f
s
f
n
0 a
0 v
g
m
Cinétique : Force de frottement agissant
sur un objet en mouvement
par rapport à la surface de
contact.
Symbole : c
f
Unité (Newton) : N
c
f
c
f
n
v
0ou0 aa
g
m
Le frottement cinétique
Expérimentalement, le frottement cinétique est proportionnel àlaforce normale n
appliquée par l’objet qui produit le frottement et aux deux types de surfaces en contact.
Plus la force normale sera grande, plus le frottement cinétique sera grand. Ce frottement
s’applique seulement si l’objet subissant le frottement est en mouvement par rapport à
sa surface de contact : nf cc
où c f: Force de friction cinétique (N).
c
: Coefficient de frottement cinétique (pas d’unité).
n
: Force normale (N).
Il est difficile de donner une définition vectorielle au frottement,
car cette force peut également accélérer un objet (force même sens
que la vitesse de l’objet).
Exemple :
Un bloc B est accéléré par le frottement appliquée par un bloc A.
Le bloc A est accéléré pas u
ne force extérieure de traction et est
ralenti par l’action-réaction du frottement.
A
BfAB
f
BA
F
c
f
n
v
0ou0  aa
gm

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Note de cours rédigée par : Simon Vézina
Le frottement statique
Lorsque l’objet est immobile par rapport àlasurface, il y a un frottement statique.
Cependant, cette force ne possède pas toujours le même module. Elle s’ajuste afin de
respecter la 2ième loi de Newton :
amF 0
surfacelaàparallèle 
Ffs(Accélération égale zéro, car l’objet reste immobile)
Le rôle du frottement statique est d’annuler l’action des autres forces voulant provoquer
un mouvement parallèle à la surface de contact jusqu’à une valeur limite
maxs
f:
nf ss
max
où
maxs
f: Force de frottement statique maximale (N)
s
: Coefficient de frottement statique (pas d’unité).
n
: Force normale (N).
Ainsi, selon le module et l’orientation des autres forces appliquées sur un objet, la force de
frottement statique va s’ajuster entre les valeurs suivantes pour satisfaire 0
//  surface
F:
nf ss 0
Frottement cinétique fcvs frottement statique fs
Si l’objet est initialement immobile, nous avons deux scénarios possibles : (surface immobile)
1) nF s
//
l’objet reste immobile (  // Fff s, 0
// a)
2) nF s
//
l’objet accélère ( nff cc  , 0
// a)
Voici un graphique illustrant la force de frottement fen fonction d’une force de poussée
F
appliquée sur un objet initialement immobile. La force de frottement peut être
statique, statique maximale ou bien cinétique. :
Situation : Graphique de fen fonction de F:
P.S. Ce graphique est une
approximation de la réalité.
fc=μcn
F= μsn
f(N)
immobile
F < μsnF > μsn
f
s(max)=μsn
F
(N)
en mouvement
s
f
n
0a
0v
gm

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Situation 4 : Bloc sur le point de glisser.On dépose un bloc de laiton de 2 kg sur une
plaque en acier. On augmente lentement l’angle que fait la plaque avec l’horizontale
et on observe que le bloc se met à glisser lorsque dépasse 27 . On désire déterminer
le coefficient de frottement statique entre le laiton et l’acier.
1) La seule masse en jeu est le bloc : kg2m
2) La masse subit les forces suivantes : s f ,
g
m
et
n
3) Diagramme des forces :
mg
f
n
x
y
mg
fs
nx
y
mg sin
mg cos
4) amF amngmfs
5) En x: En y:
0sin 
xsx mamgfF
0cos 
yy mamgnF
6) Système d’équation :
Selon l’axe y: 0cos  mgn cosmgn (Isoler n)
 27cos8,92n(Remplacer valeurs num.)
N5,17n(Évaluer n)
Selon l’axe x: 0sin  mgfs sinmgfs(Isoler s f)
sinmgn
s(Remplacer nf ss
)
n
mg
s
sin
(Isoler s )
5,17 27sin8,92
s
(Remplacer valeurs num.)
508,0
s
(Évaluer s )
n
gm
0a
s
f