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TABLEAU LXVII

loG. Expériences sur le frottement de la fonte en mouvement sur le fer.

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Observations. En comparant les résultats de ce taLieau avec ceux du tableau LX , ou voit que le frottement de la fonte sur le fer avec enduit est sensiblement le même que celui du fer sur la fonte.

Comme exemples et preuves à l’appui , je dépose avec ce Mémoire les courbes minutes de plusieurs expériences du tableau ci-dessus, savoir:

3', 4' et 7 * expériences, courbes du mouvement.

8" expérience, courbe du inouvemeut et courbe des tensions.

9 ' expérience, courbe des tensions.

TABLEAU LXVIII

107. Expériences sur le frottement du fer en mouvement sur le fer.

Observations, L'altération des surfaces se manifeste dans le cas actuel à un degré bien plus grand qu’avec tous les autres métaux. Quelque soin que l’on ait pris de bien polir les pièces en contact, de les faire poser le plus exactement possible l’une sur l’autre, on n’a Jamais pu les empêcher de se rayer fortement lorsqu’elles glissaient sans enduit. Les semelles et les bandes glissantes offraient sur toute leur longueur de longs sillons très sensibles au toucher, avec des bavures sur les bords. On voyait que certaines libres du métal ayant été soulevées par une extrémité, elles continuaient à être arrachées pendant toute la course. C'est en vain qu’à plusieurs reprises on a repoli les pièces, qu’on a diminué les pressions; le même résultat s’est toujours reproduit Cet arrachement des libres du fer, dont la résistance est bien plus grande que celle du bois, occasionait dans la loi du mouvement des perturbations ({ui ont fait rejeter un grand nombre d’expériences, et les résultats consignés dans le tableau précédent ne doivent être considérés que comme des valeurs approximatives décluites de celles où les surfaces et la continuité du mouvement ont été le moins altérés.

Dans le cas où les surfaces sont simplettient onctueuses, elles s’altèrent et se sillonnent encore presque autant que quand elles sont sans enduit, et si l’on remarque que la valeur du rapport du frottement à la pression que l’on déduit de la seule expérience consignée au tableau est pins grande que la moyenne de celles que l’ou a trouvées lorsqu’il n’y avait pas d’endnit, cela tient seulement à la diillcultéde déterminer exactement la loi du mouvement, quand ces altérations se manifestent.

La dis|>osition fibreuse du fer est la cause à laquelle il faut attribuer ce phénomène, tont-à-fait analogue à ce ' que nous avons remarqué dans le glissement des bois sur

^OUVF.LLES EXPEBIENCES

des semelles de bois, dont les Gbres sont parallèles au sens du mouvement. Le déchirement est d’ailleurs bien plus sensible quand ce sont des métaux (ibreux, tels que le fer et l’acier, qui glissent sur le fer parallèlement à la direction de leurs Gbres, que quand les bandes frottantes sont d’un métal grenu, tel que la fonte, le bronze, le cuivre jaune, etc. Dans ce dernier cas, l'altération éprouvée par les semelles en fer n’est pas plus grande que celle qui se manifeste sur des semelles eu fonte ou en bronze. Cela tient sans doute à ce qu’alors il n’y a pas engrènement des Gbres, comme dans le premier cas.

11 suit de là que quand ou devra faire glisser sans enduit des métaux les uns sur les autres, il conviendra de formelles surfaces en contact de deux métaux à texture grenue, ou au moins l’une d’un métal de ce genre, et l’autre d’un métal Gbreux.

Dans les expériences faites avec enduit de suif ou d’huile, on a réduit les surfaces en contact à des arêtes arrondies, et loin d’obtenir par là une diminution du frottement , ou peut voir qu’il a été sen.siblement augmenté. Cela vient de ce que la pression sur chaque élément de surface en contact devenant alors énorme, l’enduit est exprimé , et la surface ramenée à l’état onctueux. C’est ce qui paraît évident de soi-méme, et ce que montre d’ailleurs la comparaison des expériences faites avec du suif’et de celles où l’on a employé l’huile.

On voit en effet que l’huile, plus facile à exprimer que le suif, donne alors une valeur plus grande pour le rapport du frottement à la pression; tandis que quand les surfaces sont plus grandes on a le résultat inverse.

On ne doit pas cependant conclure de ce qui précède, que le frottement soit plus considérable avec les petites surfaces qu’avec les grandes, et lorsqu’elles seront d’ail-

leurs dans le même état d’onctuosité; c’est ce qui est confirmé par les expériences déjà consignées dans les tableaux précédens et le sera encore par la suite.

Coulomb a fait aussi des expériences sur le glissement du fer sur le fer avec enduit de suif et d’huile, et il eû a conclu (i) que le frottement diminue à mesure que la vitesse augmente.

Toutes celles que j’ai faites ont au contraire conOrmé que cette résistance est tout -à -fait indé{>endante de la vitesse, ainsi que nous l’avons trouvé jusqu’ici pour tous les autres corps soumis à l'expérience, avec ou sans enduit. 11 faut donc , comme nous l’avons déjà fait , attribuer l’erreur dans laquelle ce célèbre physicien est tombé au peu de précision de ses moyens d’observation , et surtout aux faibles vitesses qu’il imprimait à son traîneau.

Nous voyons en effet, page 249*^“ volume des Mémoires présentés à V ylcadémie des Sciences, que les plus grandes vitesses qu’il ait obtenues ont été de o",o3o par seconde, tandis que celles que nous avons imprimées à notre traineaii ont souvcntatteiut et même déliassé 2 mètres par seconde, sans que j>our cela le mouvement ait cessé d’étre uniformément accéléré. On remarque au contraire que la forme parabolique des courbes du mouvement est d’autant plus exactement manifestée que les mouveincns sont plus rapides. Nous devons donc regarder la loi de l’indépendance des vitesses comme établie par l’expérience d’une manière incontestable; mais il est une circonstance qui peut servir à justifier (.ioulomb et qui prouve que son erreur lient précisément à ce qu'il ne pou-

(0 ^émoire$ présentés à V Àca<1émte des Sciences, p. ^49^^ saWante*.

vait observer la marche de son traîneau qu’à de faibles vitesses.

Lorsque deux surfaces métalliques, telles |)ar exemple que du fer sur de la fonte ou du fer sur du fer, sont en contact depuis quelques instans, et ({u’un enduit d’huile est interposé entre elles, le frottement atteint assez prom|>tement une valeur plus grande que celle qui a lieu pendant le mouvement.

Ainsi on j)eut voir dans le tableau LXXXI , que , même après une minute de contact seulement, le rapport du frottement à la pression, pour le fer et la fonteavec enduit d’huile d’olive, atteint sa valeur limite moyenne o,iiy, tandis que jiendaut le mouvement il n’a que la valeur moyenne 0,066. oj^ez tableau LX.) Celte augmentation du frottement, par suite d’un contact sullisamment j>rolougé, est ordinairement attribuée à la profondeur de l’impression réciproque des surfaces en contact, qui n’acquiert sa valeur wrtxiV/iww (ju’au bout d’un certain temps. Mais dans le cas des métaux glissant les uns sur les autres .sans enduit, Coulomb a remarqué, et les expériences que j’ai rapportées conlirment, que le frottement est le même ]>endant le mouvement et après un contact prolongé. 11 s’ensuit donc que l’augmentation observée dans les cas énoncés est due à la présence et à la nature particulière de l’enduit. Voici, je crois, ce qui se passe alors; l’huile étant liquide, la pression , qui applique l’une sur l’autre les surfaces en contact, l’exprime peu à jieu , et alors, au lieu d’être complètement enduites, ct*s surfaces se rapprochent de l’état onctueux: l’huile coule par les bords, en avant et en arrière des pièces; dès lors le frottement se trouve augmenté.

Ce qui contirme cette explication , c’est que l’augmentation du frottement ne se fait pas sentir seulement à

riosUnt du dé(>art , comme pour les bois, mais qu’on s’eu aperçoit presque toujours dans les premiers instans de la course. On remarque en eflfet que, quand le poids moteur n’excède pas beaucoup celui qui serait nécessaire pour détacher les surfaces, le traîneau se met lentement en marche; sa vitesse d’abord insensible s’accroît peu à à peu , à mesure que l’étendue de surface dont l’enduit a été exprimé diminue; puis quand les bandes se sont déplacées d’une portion notable de leur longueur, le mouvement devient }>eaucoup plus rapide, et, à partir de cet instant, il est uniformément accéléré. Cette portion de la course dans laquelle le mouvement est si lent n’est jamais égale à la longueur totale des bandes, et elle est d’autant plus courte que CCS bandes sont elles-mêmes plus petites. Ainsi dans le cas des arêtes arrondies, bien que le frottement soit de même augmenté parce que l’enduit est exprimé, dès que le traîneau est détaché de sa position de repos, son mouvement s’accélère <{uand le poids moteur est suflisant.

L’effet que je viens de signaler nous permet de concevoir comment Coulomb a pu trouver que, dans les mouvemens insensibles, dont la lenteur permet une expulsion partielle de l’enduit, le frottemeut était moindre que dans les mouvemens accélérés, parce que, comme il ne déterminait la loi du mouvement que par l’observation du temps nécessaire pour la moitié ou la totalité de la course, il ne pouvait tenir compte des variations graduelles de la vitesse. Au contraire la continuité des courbes tracées par le style de notre chronomètre nous met à même de suivre à chaque instant la marche du traîneau.

Je dépose, comme exemples des mouvemens que je viens de décrire, les courbes minutes tracées par le style dans les3i' et 34* expériences du tableau LX , relatives au glissement du fer sur la fonte avec enduit d’huile d'olives.

a* Mémoire.

^4 NOUVELLES EXPÉSIENCBS

La longueur des bandes frottantes en fer était alors de o“, 38 environ, et il est facile de s’assurer que la portion lente de la course n’a pas atteint cette longueur. En effet, dans la plus lente des deux courses, celle de la 3i* expérience du tableau LX , l’angle total décrit pendant cette période n’a été que de i3o* environ; ce qui corre<pond à une course du traîneau égale à o",a5a.

Au départ du traîneau , lorsque le contact a été de quelques minutes au plus, l’buile est exprimée, et l’on voit par le tableau LX, que le frottement est indépendant de l’étendue des surfaces en contact. Nous avons déjà vu qu'il en est de même pendant le mouvement accéléré; mais dans le passage graduel et très lentqui s’observe quelquefois du repos au mouvement accéléré, il est probable que l’étendue de la partie devenue onctueuse par l’expulsion de l’enduit doit avoir une certaine inllnence sur la duree de cette transition , et c’est ce que l’expérience contimie. Ainsi , bien qu’il soit démontré par toutes nos expériences, que le frottement est indépendant de l’étendue des surfaces en contact, on voit que, dans le cas actuel , si l’on n’avait pas observé des courses sufiisarament longues, on aurait pu être induit en erreur, et c’est sans doute quelque cause de ce genre qui a conduit Coulomb à admettre le contraire.

f^es circonstances que je viens de décrire en détail se reproduisent dans le glissement de tous les métaux les uns sur les autres avec enduit d’huile d’olives, et même dans celui des bois sur les métaux , quoiqu’à un degré beaucoup moindre : avec les enduits tels que le .suif et le saindoux on ne les observe presque jamais , attendu que ces enduits ne pouvant être exprimés aussi facilement que l’huile, le frottement après un contact prolongé est le même que pendant le mouvement. Il me semble que cette différence métire conGrme tout-à-fait l’explication précé-

SUK LE PHOTTBMENT.

dente. J’ai cru devoir entrer dans quelque detail a ce sujet, parce qu’il montre combien il importait d’observer par des moyens précis, et sur une longueur snflisante, la loi du mouvement, et c’est faute d’avoir satisfait à cette condition , que Coulomb a obtenu des résultats que les nouvelles expériences démentent. La même observation s’applique bien plus justement encore aux expériences dont M. G. llennie, de la Société royale de Londres, a publié les résultats en juin 1829, dans les Transactions philosophiques de cette Société, il paraît en effet que dans ces expériences la course totale des surfaces glissantes n’excédait pas 4'” 4 (mesure anglaise), ou o",o 38 .

Comme exemples et preuves à l’appui , je dépose avec ce Mémoire les courbes minutes de plusieurs expériences du tableau ci-dessus , savoir :

4', 6*, 10*, ii'et 1 3 * expériences, courbes du mouvement et courbes des tensions ^

i 5 * expérience, courbe du mouvement.

TABLEAU LXIX

108. Expériences sur le frottement de l acier en mouvement sur du fer.

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Observations, Il n’a pas été possible de faire glisser de l’acier sur du fer parallèlement à leurs fibres sans que les surfaces ne se sillonnassent profondément; ce qui altérait la loi du mouvement.

Comme exemples et preuves à l’appui , je dépose avec ce Mémoire les courbes minutes de plusieurs expériences du tableau ci-dessus , savoir :

4* et 7* expériences, courbes du mouvement.