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[PDF] A la découverte dune nouvelle force : le frottement

Une force de frottement statique ajuste automatiquement sa valeur pour Le module de la force cinétique tend vers une valeur de l'air sur un avion ?

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Forces de frottement visqueux (suite) • A plus grande vitesse (5 < v < 20 m/s dans l'air), en régime turbulent: – = masse volumique du fluide – S = aire du solide 

[PDF] Chap 03 Chute verticale avec frottementsp65

1 2 LA FORCE DE FROTTEMENT EXERCEE PAR LE FLUIDE Un skieur, une voiture en mouvement dans l'air, un nageur en mouvement dans 

[PDF] DM no2 – Dynamique Newtonienne

une force de frottement (traduisant la résistance de l'air) du type : −→F = −λ−→ v en plus de son poids 1) Déterminer les composantes (vx(t); vz(t)) du vecteur 

[PDF] Chapitre 12 LES FROTTEMENTS

au vent, à la résistance de l'air, à la mécanique du vélo, ou aux réactions de la route Le frottement est une force qui s'oppose au glissement d'une surface sur 

[PDF] FORCES (ET FROTTEMENT)

de l'air le ralentit jusqu'à 22 4 m/s en 24 s avec une décélération non uniforme a Les poulies sont légères et sans frottement, il n'y a donc pas de force 

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Dans un premier temps nous négligerons les frottements de l'air (chute libre), puis nous les prendrons en compte 1 La force de gravitation 1 1 Introduction

[PDF] Forces de frottement (ou friction) Forces de frottement visqueux

28 mar 2006 · Forces de frottement visqueux (suite) • A plus grande vitesse (5 < v < 20 m/s dans l'air), en régime turbulent: – = masse volumique du fluide

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OS, 27 mars 2007204

Forces de frottement (ou friction)

• Forces exercées sur un corps par: - le fluide (gaz ou liquide) dans lequel il se déplace - tout autre corps avec lequel il est en contact et par rapport auquel il se déplace (ou pourrait se déplacer). • Ces forces s'opposent au mouvement du corps: • Elles résultent d'un grand nombre de phénomènes microscopiques

(interactions entre molécules), complexes à décrire:- Exemple: frottement de l'air sur un avion

• A priori on devrait pouvoir décrire cette situation comme une succession d'un grand nombre de "chocs» entre l'avion et les molécules d'air ... • ... mais ceci supposerait qu'on puisse déterminer les trajectoires de toutes les molécules d'air, ce qui est irréaliste

• On décrit donc les forces de frottement par des lois empiriques:- Tirées de l'expérience

- Non fondamentales - Approximatives et pas toujours applicables r F frot =f(v) ˆ v , f(v) > 0

OS, 27 mars 2007205

Forces de frottement visqueux• Solide en mouvement dans un fluide: - On distingue plusieurs régimes en fonction de la vitesse v par rapport au fluide • A très basse vitesse ( < 5 m/s dans l'air) en régime laminaire: - k = coefficient caractéristique de la géométrie du solide - = coefficient de viscosité du fluide (dépend de la température)fluide v r F frot r F frot =k r v Loi de Stokes k=6R pour boule de rayon R

0.7 10-3

0.01910

-3

40 °C

1490 10

-3 (glycérine)1.0 10 -3

1.8 10

-3 (eau)0.01810-3

0.01710

-3 (air)20°C0°C en décapoise = N m -2 s = kg m -1 s -1

OS, 27 mars 2007206

Forces de frottement visqueux (suite)

• A plus grande vitesse (5 < v < 20 m/s dans l'air), en régime turbulent: - = masse volumique du fluide - S = aire du solide selon direction perpendiculaire à la vitesse -C x = coefficient de traînée caractérisant la géométrie du solide (sans unité) • A très grande vitesse (mais < vitesse du son): r F frot =C x1 2 v 2

Sˆ v

disque: C x

1.32boule: C

x

0.45 demi-boule+cône: C

x 0.04 r F frot v n

ˆ v , n 2

OS, 27 mars 2007207

Vitesse limite de chute dans un fluide

• Principe d'Archimède: Un solide dans un fluide subit de la part du fluide une force (poussée d'Archimède) dans la direction opposée au poids du corps et égale au poids du volume de fluide déplacé: • Lorsque la vitesse limite v L (constante) est atteinte: • Pour une boule (rayon R, masse volumique ):

Application

numérique pour un grêlon r F frot +mr g +r B =mr a =0 F frot =(mm fluide )g fluide v L r F frot r B mr g r B =m fluide r g a) régime laminaire (Stokes): v L =F frot /6R()= 2 9 gR 2 fluide b) régime turbulent : v L =F frot /(0.45 1 2 fluide R 2 )6gR/ fluide 1

R=5 mm

glace =917 kg/m 3 air =1.3 kg/m 3 air =1.810 5 kgm 1 s 1 g =9.8 m/s 2 F frot 4 3 R 3 fluide )g a) 2800 m/s faux (Stokes pas valable) b) 14 m/s ~ OK démo: billes en chute libre

OS, 27 mars 2007208

Forces de frottement sec

• Force F exercée par une surface sur un solide : - composante normale à la surface N = réaction (force de liaison) - composante tangente à la surface F frot = force de frottement sec surface mg N F frot F ext F • Il faut distinguer deux cas: si v =0: F frot F frotmax s N si v0: r F frot c Nr v v

Lois deCoulomb

s = coefficient defrottement statique c = coefficient defrottement cinétique F frot F ext F frot = F ext

Force d'arrachement:imminence de glissementv=0

v0 F frotmax

Démo: mesure force de frottement

OS, 27 mars 2007209

Coefficients de frottement

• Dépendent de: - Nature des corps en contact - Etat des surfaces (rugueux ou poli, sec ou lubrifié, ...) - Température • Exemples(valeurs indicatives) • En règle générale • Note: - Avec un lubrifiant, le frottement peu devenir de type visqueux ... • En première approximation,quotesdbs_dbs28.pdfusesText_34