TP : détermination du coefficient de frottement statique de glissement du bois
On rappelle la loi de frottement de glissement de Coulomb décrivant les frottements secs entre deux solides en contact. On note 𝑁⃗⃗ la réaction normale et 𝑇⃗ la composante tangentielle que subit le solide 1 au contact du solide 2 (support supposé fixe et incliné d’un angle 𝛼 par rapport à l’horizontal) et 𝑚𝑔 le poids du solide 1.
L’expérience montre que le solide 1 ne glisse pas tant que l’angle 𝛼 n’atteint une valeur limite 𝛼𝑚 pour laquelle 𝑇⃗ atteint elle-même une valeur limite 𝑇𝑚 telle que : 𝑇𝑚= µ𝑠𝑁
Où µ𝑠 est le coefficient de frottement statique. Ainsi le cas de non glissement implique : 𝑇 ≤ µ𝑠𝑁
En utilisant deux morceaux de bois (solides 1 et 2), déterminer le coefficient de frottement statique bois-bois en proposant une estimation de son incertitude-type. On pourra s’inspirer du tableau ci-contre pour synthétiser votre démarche
Grille de compétence /1 /2 /3 /4
Analyser Mettre en équation la situation
Proposer le protocole
Réaliser Savoir effectuer des mesures
avec son smartphone
Valider Déterminer µ𝑠 et proposer une
évaluation de son incertitude- type
Communiquer Proposer une analyse de ses
résultats
Approfondissement et applications :
Ce résultat selon lequel un solide ne glisse pas sur un plan incliné pourvu que l’angle du plan soit inférieur à un angle limite est connu sou le nom d’effet d’arc-boutement.
La vis enfoncée verticalement dans le bâti ne se dévisse car ce dernier exerce sur les filets de la vis une réaction 𝑅⃗ = 𝑇⃗ + 𝑁⃗⃗ . Les Comme les filets sont inclinés d’un angle 𝛼 ≤ 𝛼𝑚 la vis reste alors immobile.
Il existe d’autres situations d’arc-boutement : voiture maintenue à l’arrêt sur route incliné, tiroir bloqué dans sa glissière, serre joint… A noter que lorsqu’un mobile glisse sur le plan incliné alors on observe une modification de la valeur du coefficient de frottement (µ est le coefficient de frottement dynamique) :
Voici quelques valeurs à titre d’exemple :
