Adhérence et motricité

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Adhérence et coefficient de frottement

Approche qualitative

L'adhérence et le frottement font intervenir deux solides.

Dans le cas d'un véhicule il s'agit de :

• De la roue

• Du sol

Ce sont les matériaux des deux solides et leur rugosité qui interviennent.

Exemples :

• Un pneu en caoutchouc dur sur un route verglacée → Très mauvaise adhérence

• Une roue en plastique sur une route goudronnée → Très mauvaise adhérence

• Un pneu en caoutchouc dur sur un route recouverte de boue → Mauvaise adhérence

• Un pneu en caoutchouc dur sur un route goudronnée → Bonne adhérence

• Un pneu en caoutchouc tendre sur un route goudronnée → Très bonne adhérence

Approche quantitative

Imaginons que l'on pose un objet pesant 1 kg sur une surface.

Son poids est d'environ 1 daN.

On applique un effort F pour tenter de le faire glisser.

La surface résiste en appliquant sur l'objet d'une part :

•N : Une force normale à la surface (c'est à dire perpendiculaire)

•T : Une force tangentielle s'opposant au déplacement de l'objet.

• N est égale et opposée au poids.

• T dépend de l'adhérence de l'objet et de N (et donc de P) : T = f x N, avec f le coefficient de frottement

Pour avoir une meilleure adhérence c'est à dire une valeur de T maximale il faut donc que :

• f soit maximum (voir tableau ci-contre)

• N soit maximum

Matériaux 1 Matériaux 2 Coeff. de frottement*

Caoutchouc Mélaminé 0,4

Plastique Mélaminé 0,02 (*Valeurs approximatives)

1/2

P N

T

F

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Motricité

Optimisation du coefficient de frottement

D'après ce que nous venons de voir, pour qu'un véhicule est une bonne motricité, il faut donc choisir le matériaux et la rugosité des roues la mieux adaptée au support sur le quel il roulera.

Optimisation de la répartition des charges

Pour optimiser la motricité, il faut aussi maximiser N et donc la charge sur les roues motrices.

Exemples :

• Les engins agricoles ou de travaux publics sont souvent alourdis pour améliorer leur adhérence. Leurs pneus sont munis de crans pour augmenter leur rugosité.

• Les ailerons d'une Formule 1 plaque la voiture sur la route pour augmenter son adhérence.

Dans les cas des robots LEGO, les recommandations ci-dessous sont particulièrement importantes.

1ère recommandation :

Si les grandes roues sont motrices :

2ième recommandation :

Il faut aussi faire en sorte que pendant le fonctionnement les roues motrices ne soient pas délestées.

Mieux vaut éviter la situation ci-contre si les grandes roues sont motrices ...

2/2 Meilleur motricité car tout le poids du véhicule

repose sur les roues motrices donc : N = poids du véhicule Mais attention à la stabilité

Moins bonne motricité car le poids est également réparti sur les roues motrices et les roues folles, donc :

N = poids du véhicule / 2 Mais plus de stabilité

G G

L L

P N

P N