Le frottement se produit de deux manières: cinétique et statique. La friction cinétique agit sur un objet qui glisse sur une surface, tandis que la friction statique se produit lorsque la friction empêche l'objet de bouger. Un modèle simple mais efficace pour le frottement est que la force de frottement, f, est égale au produit de la force normale, N, et d'un nombre appelé coefficient de frottement,. Le coefficient est différent pour chaque paire de matériaux en contact, y compris un matériau qui interagit avec lui-même. La force normale est la force perpendiculaire à l'interface entre deux surfaces de glissement - en d'autres termes, la force avec laquelle elles poussent l'une contre l'autre.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La formule pour calculer le coefficient de frottement est μ = f÷N. La force de frottement, f, agit toujours dans la direction opposée du mouvement prévu ou réel, mais seulement parallèlement à la surface.
Mesurer le temps de mouvement
Pour mesurer la force de friction, organisez une expérience dans laquelle un bloc, tiré par une ficelle qui passe sur une poulie et est attaché à une masse suspendue, glisse sur une piste. Démarrez le bloc aussi loin que possible de la poulie, relâchez le bloc et enregistrez le temps, t, qu'il faut pour parcourir une distance, L, le long de la piste. Lorsque la masse suspendue est petite, vous devrez peut-être pousser très légèrement le bloc pour le faire bouger. Répétez cette mesure avec différentes masses suspendues.
Calculer la force de friction
Calculer la force de frottement. Pour commencer, calculez d'abord Fnet, la force nette sur le bloc. L'équation est
F_{net}=\frac{2ML}{t^2}
où M est la masse du bloc en grammes.
La force appliquée sur le bloc, Fapplied, est la traction de la corde causée par le poids de la masse suspendue, m. Calculez la force appliquée, Fapplied=mg, où g = 9,81 mètres par seconde au carré, la constante d'accélération gravitationnelle.
Calculez N, la force normale est le poids du bloc.
N=Mg
Maintenant, calculez la force de frottement, f, la différence entre la force appliquée et la force nette. L'équation est :
f=F_{appliqué}-F_{net}
Représenter graphiquement la force de friction
Représentez graphiquement la force de friction, f, sur l'axe des y par rapport à la force normale, N, sur l'axe des x. La pente vous donnera le coefficient de frottement cinétique.
Enregistrer les données de rampe
Placez l'objet sur la piste à une extrémité et soulevez lentement cette extrémité pour faire une rampe. Notez l'angle,,, auquel le bloc commence juste à glisser. À cet angle, la force de gravité effective agissant sur la rampe est à peine supérieure à la force de friction empêchant le bloc de commencer à glisser. L'intégration de la physique du frottement avec la géométrie du plan incliné donne une formule simple pour le coefficient de frottement statique: μ = tan (θ), où est le coefficient de frottement et θ est le angle.