La force de frottement
Un téléphone demeure immobile lorsqu'il est placé sur un plan incliné. Qu'est-ce qui permet ceci? Explique.
Coefficient de frottement statique élevé.
Explique comment placer correctement les vecteurs sur un diagramme de forces. Fait un schéma.
Tous à partir de la même origine, vers l’extérieur.
Lequel des cas suivants présente le coefficient de frottement le plus faible ? Explique pourquoi.
Des cheveux dans un bonnet en satin
Les articulations synoviales (ex. : hanche)
Une rondelle sur la glace
Des cheveux dans un bonnet en satin
Le satin est une matière très lisse, donc les cheveux glissent facilement à sa surface.
Le frottement est faible, mais il existe quand même un certain contact entre les cheveux et le tissu.
Bonne réponse : Les articulations synoviales (ex. : hanche)
Les articulations sont recouvertes de cartilage et contiennent du liquide synovial, qui agit comme un lubrifiant.
Cela réduit énormément le frottement, permettant aux os de bouger très facilement les uns contre les autres.
Le coefficient de frottement est très faible, souvent plus faible que celui de satin et beaucoup plus faible que pour une rondelle sur la glace.
Une rondelle sur la glace
La glace est lisse, mais le contact solide reste présent, et la rondelle subit encore un certain frottement.
Le frottement est faible, mais il est plus élevé que dans le cas d’une articulation lubrifiée ou des cheveux sur du satin, car la glace n’a pas de lubrifiant naturel interne.
Un étudiant pousse deux chariots identiques, mais l’un est vide et l’autre est rempli de boîtes lourdes. Il applique la même force sur chacun. Que peut-on conclure ?
Le chariot vide aura une accélération plus grande que le chariot rempli.
Explique le liens entre l'angle d'inclinaison et le coefficient de frottement statique.
θmax est l’angle maximum d’inclinaison pour lequel l’objet reste immobile.
Plus le coefficient de frottement statique est élevé, plus l’objet peut rester immobile sur un plan fortement incliné.
Inversement, pour un faible μs\mu_sμs, l’objet commencera à glisser à un angle plus faible.
Félix pousse un chariot rempli de livres dans le corridor pour les rapporter à la bibliothèque. Il s’arrête quelques minutes pour discuter avec Mme Sutherland. Lorsqu’il revient à son chariot et recommence à le pousser avec la même force qu’avant, il a l’impression que le chariot avance moins rapidement. Qu'est-ce qui pourrait expliquer ceci. Explique ton raisonnement.
Résultat : la masse (m) du chariot est maintenant plus grande, elle a augmenté.
👉 Comme l’accélération est inversément proportionnelle à la masse, si la masse augmente et que Félix applique la même force, l’accélération sera plus petite.
Donne des exemples concrets pour expliquer la différence entre la force de frottement statique et la force de frottement cinétique. Explique ton raisonnement.
Force de frottement statique: Pousser une boîte lourde sur le sol. Au début, la boîte ne bouge pas, car le frottement statique compense exactement la force appliquée jusqu’à ce qu’on dépasse une valeur maximale. La force appliqué est plus petite que la force de frottement statique alors la boite demeure immobile
Force de frottement cinétique:
C’est la force qui s’oppose au mouvement d’un objet déjà en glissement.
Exemple concret : Une fois que la boîte a commencé à glisser, il faut appliquer une force plus faible pour la maintenir en mouvement. La force de frottement qui s’oppose à son déplacement est alors le frottement cinétique, souvent un peu plus faible que le frottement statique maximal.
Décris l’orientation de la force de frottement cinétique lorsqu’une force est appliquée sur un objet.
Explique le lien avec les lois de Newton.
La force de frottement cinétique agit toujours en sens opposé au mouvement relatif de l’objet.
Si une force est appliquée pour faire glisser un objet vers la droite, la force de frottement cinétique s’exerce vers la gauche, s’opposant au mouvement.
Elle agit parallèlement à la surface de contact, contrairement à la force normale qui est perpendiculaire à la surface.
3e loi de Newton - Action/réaction
Explique, à l’aide d’exemples concrets, la différence de l’impact de la force de frottement cinétique lorsqu’un objet :
accélère,
décélère,
demeure en mouvement constant.
fc lorsque l'objet accélère: Les pneus sur la route; Le patinage sur glace.
fc lorsque l'objet décélère: Une patineuse qui freine sur la glace en frottant ses patins contre la surface. La friction cinétique réduit sa vitesse et permet un arrêt progressif.
fc lorsque l'objet demeure en mouvement constant: Une boîte glissant à vitesse constante sur une surface rugueuse lorsqu’on applique une force horizontale égale à la friction. La boîte continue à se déplacer à vitesse stable grâce à l’équilibre des forces.
Accélère: Quand une voiture accélère, les pneus tournent et frottent contre le sol. Le frottement cinétique (ou la traction sur une surface légèrement glissante) permet aux pneus de pousser contre la route, propulsant la voiture vers l’avant.
Ici, la friction est utilisée pour accélérer la voiture.
Lorsqu’on dit qu’un objet se déplace à vitesse constante, qu’est-ce que cela implique pour la force résultante qui agit sur lui ?
Comme l’accélération (aaa) est nulle pour un mouvement à vitesse constante, la force résultante est nulle.
Autrement dit, toutes les forces qui agissent sur l’objet se compensent.