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Guillaume Amontons
1663-1705
Charles de Coulomb
1736-1806.
Physiciens français.




Frottements statique et dynamique


Amontons puis Coulomb ont établi expérimentalement les lois du frottement entre deux surfaces en contact.
- La force de frottement s'oppose au mouvement.
- Elle est proportionnelle à la force normale exercée sur le corps.
- Elle ne dépend pas de l'aire de contact.
- Quand le mouvement commence, la force de frottement diminue et ensuite elle est pratiquement indépendante de la vitesse du déplacement.
- La force de frottement est fonction de l'état de surface et de l'état de propreté des surfaces (rôle des lubrifiants).

On examine le cas d'une masse M1 = 1 kg placée sur un support horizontal. Le poids M1.g est compensé par la réaction normale N du plan et N + M1.g = 0.
On accroche avec un fil inextensible une masse M2 au bloc M1 qui est donc soumis à la tension T = M2.g.
Si le bloc reste immobile il est soumis à des forces de résultante nulle. La force de frottement F compense la tension T.
On augmente progressivement M2 jusqu'au moment ou le bloc commence à bouger.
La force de frottement atteint sa valeur maximale Fstat.
On définit le coefficient de frottement statique par le nombre sans dimension µs = Fstat / N.


Quand le bloc est en mouvement, la force de frottement reste constante et égale à Fd.
On définit le coefficient de frottement dynamique par le nombre sans dimension µd = Fd / N.
Étude du mouvement :
Pour le bloc la résultante des forces verticales est nulle.
Pour les forces horizontales on a : T − Fd = M1.γ avec Fd = µd.M1.g soit M2.g = µd.M1.g + M1
Pour la masse M2, on a : M2.g − T = M2.γ.
Le système prend une accélération γ = g.(M2 − M1.µd) / (M1 + M2).
Si on détermine la valeur de γ, on en déduit :
µd = [M2.g − (M1 + M2).γ] / M1.g

Utilisation
Bouton [Nouveau] : Choix aléatoire de nouvelles valeurs de µs et µd.
Bouton [Raz] : Départ avec les mêmes conditions initiales.
Bouton [Solution] : Affichage des valeurs de µs, µd et de l'accélération.
Case [Forces] : Dessin des vecteurs forces.
Mesure de µs : Agir lentement sur la valeur de M2 pour provoquer le mouvement. En déduire la valeur de µs.
Mesure de µd : La mise en mouvement déclanche le chronomètre qui s'arrète quand le bloc a parcouru 1 mètre.
En déduire la valeur de l'accélération (X = ½.γ.t²) puis celle de µd.