Frottement de roulement ou Résistance au roulement

SfC Accueil > Physique > Force > Frottement >

par Ron Kurtus (révisé le 15 janvier 2016)

Le frottement de roulement est la force résistive qui ralentit le mouvement d’une boule ou d’une roue roulante. On l’appelle aussi résistance au roulement.

Lorsqu’une force ou un couple est appliqué à une roue stationnaire, une petite force de frottement statique de roulement retient le mouvement de roulement. Cependant, la résistance du frottement de glissement statique est ce qui fait vraiment commencer à rouler la roue.

Une fois qu’elle roule, la résistance au mouvement est typiquement une combinaison de plusieurs forces de frottement au point de contact entre la roue et le sol ou une autre surface.

Une version simple de l’équation de frottement de roulement est similaire à l’équation de frottement standard.

Les questions que vous pourriez avoir incluent:

• Quelle est la résistance au démarrage du roulement?
• Quels facteurs jouent dans la résistance cinétique au roulement ?
• Quelle est l’équation de frottement de roulement?

Cette leçon répondra à ces questions. Outil utile: Conversion d’unités

Résistance au démarrage du roulement

Lorsqu’une force ou un couple est appliqué à une roue stationnaire, il y a un petit frottement de roulement statique qui résiste au roulement. Cependant, il est trop petit pour faire une grande différence. Au lieu de cela, le frottement de glissement statique empêche la roue de simplement glisser le long de la surface, ce qui entraîne le roulement de la roue vers l’avant.

Le glissement statique commence le roulement de roue

( Voir Démarrage du mouvement de roulement pour plus d’informations.)

Résistance cinétique au roulement

Une fois qu’une roue roule, plusieurs facteurs inhibent son mouvement.

Déformations élastiques

Car même les matériaux durs peuvent se déformer légèrement lorsque la pression est appliquée. Ces déformations sur les surfaces en contact sont des facteurs majeurs d’inhibition du mouvement de roulement.

Légère déformation du sol et de la roue de roulement

Irrégularités de surface

La surface de la roue et sur laquelle elle roule ne sont pas parfaitement lisses. Ils ont des irrégularités.

Gros plan montrant la rugosité de surface

Cette rugosité de surface explique la résistance au mouvement de roulement. Cela provoque un « tremblement » lorsque la roue roule.

Frottement moléculaire

Le frottement moléculaire est causé par l’attraction moléculaire ou l’adhérence des matériaux. C’est comme un facteur « collant ». Lorsque les matériaux sont rapprochés, les forces moléculaires tentent de les empêcher d’être séparés. Cela se voit dans les métaux hautement polis et certains matériaux tels que le caoutchouc.

À titre d’exemple extrême, vous pouvez mettre du ruban adhésif double face sur la jante d’une roue et voir la résistance au roulement du ruban adhésif.

Équation de frottement de roulement

L’équation générale pour le frottement de roulement est:

Fr = µrN

où:

• Fr est la force résistive du frottement de roulement
• µr est le coefficient de frottement de roulement pour les deux surfaces (lettre grecque « mu » sub r)
• N est la force normale poussant la roue à la surface

Cette équation est une version simple de la résistance au mouvement de roulement. Les versions plus complexes incluent les effets du diamètre et de la vitesse des roues.

Force normale

Si l’objet roule sur une surface plane, la force normale N est le poids de la roue et de tout véhicule poussant sur l’essieu de la roue.

Coefficient de frottement de roulement

Des exemples de coefficient de frottement de roulement comprennent:

• Roue de train sur voie en acier: 0,001
• Pneu de voiture ordinaire sur chaussée sèche: 0,015
• Pneu de camion sur chaussée sèche: 0.006-0.01

Résumé

Le frottement de roulement (ou résistance au roulement) est la force résistive qui ralentit le mouvement d’une bille ou d’une roue roulante.

Lorsqu’une force ou un couple est appliqué à une roue stationnaire, le frottement de roulement statique retient le mouvement. Une fois que la roue roule, la résistance au mouvement est typiquement une combinaison de plusieurs forces de frottement au point de contact entre la roue et le sol ou une autre surface.

Une version simple de l’équation de frottement de roulement est similaire à l’équation de frottement standard.

Rouler avec les poinçons

Ressources et références

Références de Ron Kurtus

Sites Web

Ressources de friction – Liste étendue

Friction de roulement et résistance au roulement – comprend des coefficients – Boîte à outils d’ingénierie

Friction de roulement – explication simple – Davidson College

Résistance au roulement – Wikipedia

Livres

Livres les mieux notés sur la Science du frottement

Livres les mieux notés sur les expériences de frottement

Questions et commentaires

Avez-vous des questions, des commentaires, ou des opinions sur ce sujet? Si c’est le cas, envoyez un e-mail avec vos commentaires. Je vais essayer de revenir vers vous dès que possible.

Partager cette page

Cliquez sur un bouton pour marquer ou partager cette page via Twitter, Facebook, e-mail ou d’autres services: