Qu'est-ce que « Force de contact, composantes normale et tangentielle » ? — Physique

Définition 1.14 Physique universitaire — 2e année · Chapitre 1 — Mécanique du solide

La force exercée par un support sur un solide en un point de contact $I$ se décompose en une réaction normale $\vect N$ , perpendiculaire au plan tangent commun et dirigée vers le solide ( $N \ge 0$ : un support ne peut que pousser), et une composante tangentielle $\vect T$ dans le plan tangent, la force de frottement.

À gauche : les forces sur un solide qui dévale un plan incliné — poids en G, réaction normale et frottement au point de contact. À droite : l’accélération d’un disque (k = 1/2) en fonction de la pente pour f = 0.5 : il roule sans glisser tant que 3f, puis glisse et son accélération suit g( - f ), toujours inférieure au g sans frottement. — À gauche : les forces sur un solide qui dévale un plan incliné — poids en $G$ , réaction normale et frottement au point de contact. À droite : l’accélération d’un disque ( $k = \tfrac12$ ) en fonction de la pente pour $f = 0.5$ : il roule sans glisser tant que $\tan\alpha \le 3f$ , puis glisse et son accélération suit $g(\sin\alpha - f\cos\alpha)$ , toujours inférieure au $g\sin\alpha$ sans frottement.

Exemples

Exemple 1.19 (Pourquoi une voiture a besoin du frottement pour accélérer)

Une voiture à traction avant : le moteur applique un couple aux roues avant ; la seule force horizontale extérieure sur la voiture est le frottement de la route sur les pneus, et c’est cette force qui accélère la voiture. Tout le poids reposant sur les roues motrices, l’accélération maximale vaut $fg \approx 8\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$ sur asphalte sec — et la moitié si seule la moitié du poids porte sur l’essieu moteur ; sur la glace, $1\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$ . Le travail du moteur n’est pas fourni par la route (dont le point de contact est au repos) : c’est un travail intérieur, converti par la transmission en énergie cinétique — de la même façon que les forces intérieures des muscles d’un marcheur, et non le sol, fournissent l’énergie du marcheur.

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