▷ Coefficient de frottement (ou friction) statique

Cet article explique ce qu'est le coefficient de frottement statique (ou coefficient de frottement statique) en physique et comment il est calculé. Vous trouverez donc un exemple concret du calcul du coefficient de frottement statique et, en complément, quelles sont les différences avec le coefficient de frottement dynamique.

Quel est le coefficient de frottement statique ?

Le coefficient de frottement statique , également appelé coefficient de frottement statique , est un coefficient qui relie la force de frottement statique à la force normale.

Autrement dit, le coefficient de frottement statique est un coefficient qui indique le frottement entre les surfaces de deux corps lorsque l'un a l'intention de commencer à glisser sur l'autre (mais est toujours au repos).

Le coefficient de frottement statique est sans dimension, il n’a donc pas d’unité.

De même, le coefficient de frottement statique est généralement représenté par le symbole μ _e .

Comment calculer le coefficient de frottement statique

Le coefficient de frottement statique est égal au rapport entre la force de frottement statique (ou force de frottement) et la force normale. Par conséquent, le coefficient de frottement statique est calculé en divisant la force de frottement statique par la force normale.

En bref, la formule du coefficient de frottement statique est la suivante :

$\mu_e=\cfrac{F_R}{N}$

Où:

$\mu_e$ est le coefficient de frottement statique, qui n'a pas d'unité.
$F_R$ est la force de frottement ou frottement statique, exprimée en newtons.
$N$ est la force normale, exprimée en newtons.

En revanche, lorsque le corps à déplacer se trouve sur un plan incliné , la force de frottement et la force normale sont équivalentes aux expressions suivantes :

$F_R=m\cdot g\cdot \text{sin}(\alpha)$

$N=m\cdot g\cdot \text{cos}(\alpha)$

Ainsi, si nous substituons ces expressions dans la formule, nous pouvons obtenir une équation qui relie le coefficient de frottement statique à l'inclinaison du plan :

$\mu_e=\cfrac{F_R}{N}$

$\mu_e=\cfrac{m\cdot g\cdot \text{sin}(\alpha)}{m\cdot g\cdot \text{cos}(\alpha)}$

$\mu_e=\cfrac{\text{sin}(\alpha)}{\text{cos}(\alpha)}$

$\mu_e=\text{tg}(\alpha)$

En bref, la formule du coefficient de frottement statique sur un plan incliné est la suivante :

$\mu_e=\text{tg}(\alpha)$

Exercice résolu sur le coefficient de frottement statique

Une fois que nous aurons vu la définition et la formule du coefficient de frottement statique (ou coefficient de frottement statique), nous allons voir un exercice résolu pour mieux comprendre le concept.

Le but est de déplacer un bloc de masse m=12 kg sur une surface plane et, pour ce faire, une force horizontale F=35 N est exercée mais il ne peut pas bouger. Quel est le coefficient de frottement statique entre le sol et le bloc ? Données : g=9,81 m/ ^s2 .

problème résolu du coefficient de frottement statique

Tout d’abord, nous représentons graphiquement toutes les forces agissant sur le bloc :

exercice résolu sur le coefficient de frottement statique ou coefficient de frottement statique

Puisque le corps reste en équilibre, les deux équations suivantes sont vraies :

$N=P$

$F_R=F$

Ainsi la force de frottement sera équivalente à la force horizontale appliquée sur le corps :

$F_R=F=35\N$

D'autre part, on peut calculer la valeur de la force normale en utilisant la formule de la force du poids :

$\begin{array}{l}N=P\\[3ex] N=m\cdot g\\[3ex] N=12\cdot 9,81 \\[3ex] N=117,72 \ N \end{array }$

Enfin, une fois que l'on connaît la valeur de la force de frottement et de la force normale, on applique la formule du coefficient de frottement statique pour déterminer sa valeur :

$\mu_e=\cfrac{F_R}{N}=\cfrac{35}{117.72}=0.30$

Coefficient de frottement statique et dynamique

Dans cette section, nous verrons la différence entre le coefficient de frottement statique et le coefficient de frottement dynamique, puisque selon la situation, l'un ou l'autre doit être utilisé.

La différence entre le coefficient de frottement statique et dynamique réside dans le fait que le coefficient de frottement statique est utilisé lorsque le corps est au repos, tandis que le coefficient de frottement dynamique est utilisé lorsque le corps est en mouvement.

Ainsi selon que le corps sur lequel agit la force de frottement est immobile ou glisse sur une surface, il faut utiliser respectivement le coefficient de frottement statique ou le coefficient de frottement dynamique pour calculer la force de frottement.

En général, le coefficient de frottement statique est supérieur au coefficient de frottement dynamique.

Pour en savoir plus sur ce type de coefficient de frottement, cliquez sur le lien suivant :

➤ Voir : coefficient de frottement dynamique

Valeurs du coefficient de frottement statique

Enfin, nous vous laissons avec le tableau suivant dans lequel vous pouvez voir quelques valeurs communes du coefficient de frottement statique et du coefficient de frottement dynamique :

Surfaces de contact	Coefficient de frottement statique (μ _e )	Coefficient de frottement dynamique (μ _d )
Cuivre sur acier	0,53	0,36
Acier sur acier	0,74	0,57
Aluminium sur acier	0,61	0,47
Caoutchouc sur ciment	1	0,8
Bois sur bois	0,25-0,5	0,2
Bois sur cuir	0,5	0,4
Téflon sur Téflon	0,04	0,04

Gardez à l'esprit que ces valeurs peuvent varier car elles dépendent de nombreux facteurs tels que la rugosité de la surface, la température, etc.

Coefficient de frottement statique (ou coefficient de frottement statique)

Quel est le coefficient de frottement statique ?

Comment calculer le coefficient de frottement statique

Exercice résolu sur le coefficient de frottement statique

Coefficient de frottement statique et dynamique

Valeurs du coefficient de frottement statique

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