Introduction
La tribologie est une science qui étudie le frottement entre les solides. La tribologie appliquée est une branche des sciences de l'ingénieur qui s'intéresse au frottement dans le but de réduire, ou bien d'augmenter le frottement entre les matériaux utilisés dans les machines ou les objets fabriqués. Les applications sont très nombreuses. On peut citer les pneus de voiture, les freins, les skis, les pièces en glissement dans les machines, etc. D'autre part, le frottement s'accompagne d'un phénomène d'usure des pièces mécaniques appelé abrasion, dont l'importance économique est grande.
D'un point de vue plus fondamental, des physiciens s'intéressent aussi à la tribologie pour comprendre les mécanismes microscopiques du frottement. Bien que les premières expériences de tribologie soient celles de C.A. Coulomb (1781), il s'agit d'un sujet de recherche actuel, encore loin d'être épuisé en raison de la grande diversité des matériaux et des traitements de surface possibles.
Un dispositif servant à mesurer une force de frottement (ou une force d'adhérence) est appelé tribomètre. Il en existe de toute sorte, suivant la taille des pièces à étudier, la vitesse de glissement, et l'intensité de la force.
On s'intéresse ici à deux méthodes de mesure de la force de frottement entre deux solides (un petit bloc et une plaque beaucoup plus grande), schématisées sur la figure suivante :
La méthode du plan incliné permet d'accéder à la force d'adhérence, c'est-à-dire la force de frottement statique. La méthode utilisant un dynamomètre permet d'accéder aussi à la force de frottement dynamique. Dans son principe, un dynamomètre est un élément plus ou moins élastique dont la déformation est proportionnelle à la force qu'on lui applique. La mesure de cette déformation donne donc accès à la force (après étalonnage).
L'objectif de ce TP est de faire des mesures de frottement (statique et dynamique) par ces deux méthodes, sur un couple donné plaque-bloc. Comme ces mesures sont sujettes à de fortes variations d'un mesurage à l'autre, on sera amené à faire un traitement statistique de plusieurs mesures, de manière à obtenir des coefficients de frottement avec leur incertitude.
On pourra éventuellement observer le phénomène de collé-glissé (en anglais stick-slip). En pratique, ce phénomène doit être réduit au maximum car il engendre des vibrations nuisibles pour les pièces mécaniques.