DE LA FORGE DE FROTTEMENT
135. Toutes les fois que nous avons eu à considérer des surfaces ou des lignes résistâmes, nous avons suppose qu'elles ne pouvaient détruire que des forces qui leur étaient normales. Mais il n'eu est plus de même dans la réalité, et les surfaces matérielles peuvent, dans certaines limites, détruire des forces obliques et même des forces tangeniielles. Plus ces surfaces sont polies, moins elles offrent de résistance tangentielle; et nous nous sommes placé jusqu'ici à la limite idéale de surfaces infiniment polies, et incapables de détruire la moindre force tangentielle, el, par suite, toute force faisant avec la normale un angle, si petit qu'il soit. Il faut donc, dans les applications matérielles de la science, tenir compte de ces forces qui peuvent se développer au contact des corps, et qu'on nomme forces de frottement.
Les lois qu'elles suivent dans leur production et leur action ne peuvent être déduites que de l'expérience, et nous allons faire connaître les résultais généraux auxquels elle a conduit.
1S6. Dans la reclierche des conditions d'équilibre, nous avons toujours supposé que les courbes ou surfaces fixes ne pouvaient donner naissance qu'à des forces normales. Maïs il n'en est pas ainsi dans la réalité; et l'expérienre prouve que la résistance d'une surface ou d'une courbe peut détruire non-seulement des forces normales quelconques,
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mais encore des forces tangeiUÎelles comprises eiiire certaines limites. Ces dernières sont d'autant moindres que les surfaces en contact sont plus polies, et l'on peut supposer qu'elles n'existeraient pas, si ces surfaces étaient en tièrement dépourvues d'aspérités, comme nous les avons supposées dans tout ce qui précède.
Les circonstances dans lesquelles nons nous placions se rapportent donc en quelque sorte à un cas limite qui ne se jamais rigoureusement dans la nature^ et il est , pour les applications pratiques, d'étudier les modifications qu'apporte aux conditions d'équilibre, l'introduction de ces nouvelles forces, que nous désignons sous le nom de forces defroUement.
Les lois que suivent ces forces ne peuvent être déduites que de l'expérience, et nous allons faire connaître les résultats généraux auxquels elle a conduit.
Lorsqu'un corps en contact avec un plan par tous les points d'une face plane, esl pressé contre ce plan par une certaine force, on ne peut le mettre en mouvement par le moyen d'une force située dans le plan, que lorsqu'elle dépasse une certaine limite. Celte limite, qui n'atteint sa plus grande valeur que quand le contact a duré un certain temps, est la mesure de la force de frottement que peut produire la pression du corps contre le plan. Mais celte force ne se développe que lorsque Ton sollicite le corps par une force qui a une composante située dans le plan de contact, cl elle est égale et opposée à cette dernière, tant que le corps ne se met pas en mouvement. Elle peut donc varier arbitrairement quant à sa direction et son intensité; elle n'est assujettie qu'à èire située dans le plan de contact, et à ne pas dépasser la limite dont il a été question tout à l'heure, et qui doit être le seul objet de nos recherches. Ajoutons qu'elle se rapporte au cas où l'on fait
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aia DE l'éqiilibre des forces,
prendre à tous les poinls <îii corps un mouvement parallèle et égal.
Le frolleinenl d'un corps peut déiruire non-seulcmenl une force unique, mais uu nombre ([uelconque de forces réJuctibles ou non à une seule; les forces qu'il représente sont donc dépendantes de celles que l'on fait agir daus le plan de contact.
Cela posé, nous ne nous occuperons que de la détermination de la force maximum que le frottement peut détruire, ei que nous prendrons pottr mesure du frottement lui-même.
Or, l'expérience a dcmonlré que :
i" La force de frottement varie proportionnellement à la pression, toutes les autres circonstances restant les mômes;
2" Elle ne défiend pas de l'élendue de la surface en conlact, pourvu qu'elle ne renferme pas de pointes ou d'arêtes, mais seulement de la nature et du poli des deux surfaces; 3" Lorsque l'un de ces corps glisse sur l'autre, la force de frottement est îndépendanic de la loi du mouvement; elle est déterminée en grandeur par la pression et la nature des surfaces : et sa direction est, pour chacun des deux corps, en sens contraire de sa vitesse relative.
On conçoit facilement comment les deux premières lois ont pu être reconnues. En posant un corps sur un plan horizontal et le tirant par nn cordon horizontal passant sur une poulie de renvoi, et à l'extrémité duquel on appliquait des poids connus, ou a pu déterminer avec précision le poids le plus faible qui met le corps en mouvement, et qui mesurera la force de frottement. En chargeant le corps de divers poids, on a déterminé les nouvelles valeurs de ceux qui déterminent le mouvement, et l'on a reconnu que leurs rapports à ceux qui mesurent la pression étaient toujours les mêmes.
