Mesure d'un coefficient de frottement statique : Méthode du dynamomètre
INFLUENCE DU POIDS
L'expérience est menée sur le déplacement d'une caisse sur le sol. Le but est de déterminer si la variation du poids de la caisse à une influence sur l'effort de frottement engendré par le contact caisse/sol.
L'expérience consiste à tirer le bloc très lentement par l'intermédiaire d'un dynamomètre à ressort ou d'un peson.
Remarque :
Le choix des chargements est laissé libre ainsi que la nature de la caisse (bois, plastique ou acier).
Faire 3 ou 4 essais pour retenir la valeur moyenne.
Q1. Préciser la nature des matériaux retenus. Augmenter progressivement la force du câble sur la caisse jusqu'à atteindre la limite d'adhérence. Reporter les résultats dans le tableau ci-dessous (les 3 premières lignes). Effectuer le même travail pour les différents cas de chargement.
Q2. Tracer Flim = f (poids).
Q3. Interpréter les résultats et déterminer le facteur de frottement (4ème ligne du tableau) en rappelant la relation entre l'effort du câble sur la caisse pour vaincre le frottement Flim, le poids de l'ensemble et le facteur de frottement (démonstration).
Remarque : Pour la manipulation suivante
le choix des couple de matériaux est à choisir parmi ceux proposés : bois / bois ; bois / plexiglas ; bois / acier ; plastique / bois ; plastique / plexiglas ; plastique / acier ; acier / bois ; acier / plexiglas ; acier / acier.
Faire 3 ou 4 essais pour retenir la valeur moyenne
INFLUENCE DES MATÉRIAUX EN CONTACT
Q4. Il faut effectuer à présent la même manipulation en gardant une masse identique voisine de 8kg, mais en modifiant les matériaux des surfaces de contact. Reporter les résultats dans le tableau suivant (les 3 premières lignes).
Q5. Interpréter les résultats et déterminer le facteur de frottement (4ème ligne du tableau).
Conseil :
Le solide Σ, de masse m, repose sur le plan horizontal. Il est relié à un dynamomètre. Soit f, la force de traction exercée par l'opérateur au moment où Σ se met en mouvement. Montrer qu'en présence de la surcharge m1, le coefficient de frottement statique vaut :
\(k_S=\frac{f}{(m+m_1)g}\)
