Pourquoi est-il plus difficile de faire partir le solide que de le maintenir en glissement ?

Le frottement statique doit d’abord rompre l’accrochage des aspérités au repos. Dès qu’il y a glissement, les contacts n’ont plus le temps de « se saisir » autant, si bien que le frottement de glissement est en général plus petit que le maximum statique.

L’aire de contact influe-t-elle sur la force de frottement ?

Dans le modèle scolaire, non : la force ne dépend que de μ et de la réaction normale. Pour beaucoup de surfaces sèches, cela marche bien. En cas de forte déformation ou d’adhésion, une dépendance à l’aire peut apparaître.

Le frottement de glissement dépend-il de la vitesse ?

Ici μ_k est constant. Sur des matériaux réels, une faible dépendance à la vitesse existe parfois. Pour un premier cours, un coefficient constant suffit à distinguer le repos du glissement.

Comment le frottement peut-il à la fois gêner le mouvement et le rendre possible ?

Le frottement s’oppose au glissement relatif. Sans frottement statique, on ne pourrait ni marcher (le pied glisserait en arrière) ni accélérer une voiture (les roues patineraient). Dans ces cas, le frottement statique pointe dans le sens du mouvement souhaité.

Force de frottement

Frottement statique et frottement de glissement ; le coefficient se règle au curseur.

Graphiques

À propos du modèle

La force de frottement s’oppose au mouvement relatif des surfaces en contact. On compare ici le frottement statique et le frottement de glissement — deux régimes, deux lois. Le frottement statique maximal à vaincre pour mettre le corps en mouvement est en général plus grand que le frottement de glissement, constant. Les deux sont proportionnels à la réaction normale : F_s ≤ μ_s N et F_k = μ_k N. Les coefficients μ sont des grandeurs sans dimension qui caractérisent la paire de surfaces. Le modèle prend N constant (souvent N = mg), un contact uniforme et des coefficients indépendants de la vitesse. Tant que la force appliquée reste inférieure à μ_s N, le frottement statique l’équilibre et le corps reste au repos ; au-delà du seuil, le glissement commence.

Public : Mécanique de lycée : force de frottement, frottement statique et de glissement, lois de Newton.

Notions clés

force de frottement
frottement statique
frottement de glissement
coefficient de frottement
réaction normale
équilibre des forces
lois de Newton

Comment ça marche

Sur une surface horizontale, la réaction normale vaut N = mg. Le frottement statique peut atteindre μₛN et équilibre exactement la force horizontale appliquée tant que celle-ci ne dépasse pas la limite ; ensuite le corps accélère et le frottement de glissement, d’intensité μₖN, agit à contre-sens du glissement.

Formules

|f_s| ≤ μₛN, |f_k| = μₖN

Glissement : a = (F_app − f_k) / m

Questions fréquentes

Pourquoi est-il plus difficile de faire partir le solide que de le maintenir en glissement ?: Le frottement statique doit d’abord rompre l’accrochage des aspérités au repos. Dès qu’il y a glissement, les contacts n’ont plus le temps de « se saisir » autant, si bien que le frottement de glissement est en général plus petit que le maximum statique.
L’aire de contact influe-t-elle sur la force de frottement ?: Dans le modèle scolaire, non : la force ne dépend que de μ et de la réaction normale. Pour beaucoup de surfaces sèches, cela marche bien. En cas de forte déformation ou d’adhésion, une dépendance à l’aire peut apparaître.
Le frottement de glissement dépend-il de la vitesse ?: Ici μ_k est constant. Sur des matériaux réels, une faible dépendance à la vitesse existe parfois. Pour un premier cours, un coefficient constant suffit à distinguer le repos du glissement.
Comment le frottement peut-il à la fois gêner le mouvement et le rendre possible ?: Le frottement s’oppose au glissement relatif. Sans frottement statique, on ne pourrait ni marcher (le pied glisserait en arrière) ni accélérer une voiture (les roues patineraient). Dans ces cas, le frottement statique pointe dans le sens du mouvement souhaité.

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