Quel est le coefficient de frottement cinétique?
Le coefficient de frottement cinétique est une variable sans unité basée sur les propriétés du matériau utilisé pour calculer la force de frottement par glissement. Il est applicable à la mécanique classique des objets rigides. Multiplier le coefficient de frottement cinétique par la force normale exercée sur un objet donnera la force de frottement cinétique. Le frottement cinétique ne dépend donc que des propriétés du matériau et de la force normale exercée sur un objet.
Il est important de noter que le coefficient de frottement cinétique est un concept de la mécanique classique et fait partie d'une théorie produite à partir d'observations expérimentales. La mécanique classique a été largement développée par le physicien britannique Isaac Newton et ses contemporains au 17ème siècle. Le sujet traite de l'interaction d'objets volumineux se déplaçant à des vitesses relativement faibles. En particulier, la mécanique classique des solides rigides s’applique à ce coefficient. Cette sous-discipline de la mécanique classique peut décrire le frottement résultant du glissement de deux solides l'un contre l'autre, sans tenir compte des forces produites par les fluides.
Dans ce domaine, le coefficient de frottement cinétique peut fournir des prévisions très précises. Si des fluides doivent être considérés, le domaine de la mécanique des fluides doit être introduit. Si les échelles impliquées sont extrêmement petites, la mécanique quantique peut remédier aux complications associées.
La force produite par le frottement cinétique est égale au produit de deux variables. Le premier est le coefficient de frottement cinétique et le second est la force normale. Une force normale est la force fournie par la surface d'un objet pour empêcher un autre objet de s'y déplacer. Dans le cas de la gravité, c'est la force verticale du sol qui empêche les objets de tomber plus loin. La force est toujours égale au poids gravitationnel d'un objet en contact avec le sol; par conséquent, un objet peut rester au repos car la force de gravitation est exactement annulée par la force normale.
La formule de frottement cinétique n'inclut pas la vitesse ou la taille d'un objet. Cela signifie que la force de frottement sur un objet glissant est indépendante de la vitesse à laquelle il se déplace. La force de friction sur une boîte sera la même, qu’elle glisse à un mille ou à un kilomètre par heure ou deux. De même, la force ne dépend pas de la surface d'un objet en contact avec le sol. Ce sera la même chose si une boîte est plate et large ou grande et mince.
Le coefficient de frottement cinétique lui-même est une propriété empirique des matériaux en cause. Cela signifie que seuls les matériaux constituant les deux surfaces en contact sont constitutifs. De plus, ces coefficients sont dérivés de l'expérience plutôt que de la théorie. Le coefficient de frottement cinétique est généralement désigné par la lettre grecque mu avec indice k .
Pour des matériaux identiques, la force de frottement cinétique ne dépend que de la force normale appliquée à un objet. Dans le cas de la gravité sur la surface de la Terre, la force dépendra uniquement de la masse d'un objet. Les objets plus lourds ont proportionnellement plus de friction de glissement que les objets plus légers.