CHAPITRE IX

NOTIONS SUR LE FROTTEMENT

188. Généralités. — Jusqu’à présent, nous avons considéré les corps solides coiunie parfaitement rigides et parfaitement polis, et nous avons admis (|ue, si deux corps en repos ou en mouvement sont en contact par un point et peuv(;nt glisser l’un sur l’autre, leur action mutuelle est normale au plan tangent commun en ce point.

Cette hypothèse est contraire à l’expérience : les solides naturels ne sont ni parfaitement rigides ni parfaitement polis. Quand deux solides naturels sont en contact, le contact n’a jamais lieu en un point unique ; les deux corps subissent des déformations, généralement très petites, qui les mettent en contact suivant une petite portion de surface : ces déformai ions, permanentes si les corps sont en équilibre, sont variables quand les corps glissent l’un sur l’autre ; il se produit alors des vibrations moléculaires et il se développe également de la chaleur ou de l’électricité, dont la production absorbe une partie du travail d(;s forces motrices.

On peut introduiie ces phénomènes compliqués dans le calcul, en supposant qu’à la réaction normale se joignent une force tangentielle et des couples définis comme 11 suit.

Imaginons deux corps solides mobiles {fig. 120) A et B en contact : soit m un point du corps A en contact avec le corps B. Comme nous l’avons vu dans le n” o7, les vitesses relatives des différents points du corps A par rapport au corps B, regardé comme immobile, sont les mêmes que si le corps A était animé : d’une vitesse

de translation identique à la vitesse relative du point m, vitesse située dans le plan tangent commun aux deux surfaces des corps en m et appelée glissement ; 2° d’une rotation instantanée (o autour

^9^ deuxièmr: partie. — statique.

d’un axe passant par m ; la composante de cette rotation autour de la normale en m aux. deux surfaces s’appelle pivotement et la composante située dans le plan tangent s’appelle roulement. Quand la rotation instantanée w est nulle, on dit que le mouvement relatif de A par rapport à B est un glissement proprement

Fig. 120.

dit; quand la vitesse relative du point est liulle, il n’j a pas de glissement, le mouvement de A par rapport à B est un roulement et un pivotement. En général, il v a donc à la fois glissement, roulement et pivotement.

Au point de vue djnamique, quand deux solides mobiles A et B sont en contact avec pression, les deux corps se déforment et le contact n’a plus lieu en un point unique i 20). Les deux corps

se touchent suivant une certaine aire, très petite, en chacun des points de laquelle ils agissent l’un sur l’autre. D’après les théorèmes sur la réduction d’un svstème de forces appliquées à un solide, l’ensemble des actions ainsi exercées sur l’un des corps peut se réduire à une force appliquée en un point pris à volonté et à un couple. Gomme les corps se touchent par une aire très petite, on peut, au point de vue géométrique, les regarder comme se touchant en un seul point m que nous appellerons le point géométrique de contact. Les actions exercées par le corps B sur le corps A peuvent alors être réduites aux éléments suivants :

, i‘* Une force N appliquée au corps A au point de contact géométrique m et dirigée normalement aux surfaces en contact : cette force est la réaction normale s’opposant à la pénétration réciproque des corps;

2® Une force F appliquée au même point m et située dans le plan tangent en ce point aux surfaces en contact : cette foice est le frottement de glissement s’opposant au glissement ;