La force de frottement maximale d'un corps

Force de frottement

But : Vérifier que la force de frottement maximale d'un corps que l'on tire sur un plan horizontal est bien proportionnelle à sa force de pesanteur.

Introduction théorique : Lorsque l’on tire l’objet au moyen d’une force F1 , celui ci reste au repos si l’intensité F1 ne dépasse pas une certaine valeur limite Ff, qui est à la force de frottement maximale de l’objet. La valeur Ff dépend du coefficient de frottement statique µ0 entre la matière de l’objet et de celle du suport sur lequel il est posé ainsi que du poids (Fp) de l’objet. Pour définir la force de frottement maximale, il faut faire l’opération suivante :

Ff = Fp • µ0

Matériel et méthode :

- Plaquette de bois avec un crochet pour pouvoir le tirer

- Plusieurs poids pouvant être superposés sur la barquette

- Dynamomètre

- Ficelle

- Moteur

- Un palan à six poulies

- Ressort

- Un pied avec un crochet situé à bonne hauteur (~20 cm du sol)

- Grande feuille de papier absolument lisse

Mise en place du système

Pour mesurer la force nécessaire pour tirer la barquette avec des poids, il faut accrocher le dynamomètre sur celle-ci et le tirer. Quand l’objet commence à se déplacer on regarde la valeur à laquelle était le dynamomètre. Malheureusement, nous ne pouvons pas faire cette manipulation à la main car un petit geste brusque ou le fait de tirer le dynamomètre plus rapidement (ou plus lentement) changera la valeur à laquelle l’objet se déplacera. Il faut donc avoir un mouvement régulier. Pour cela nous avons conçu un système qui tire avec une ficelle le dynamomètre.

La ficelle est acrochée à un moteur mais celui ci étant trop rapide pour la manipulation, nous avons dû ralentir la traction en utilisant des poulies pour diviser la vitesse à laquelle la ficelle tire. La vitesse de traction étant ralentie, nous avons pu à chaque fois activer le moteur et reporter la mesure du dynamomètre quand la barquette en bois commençais à ce déplacer.

Mesures :

Fp barquette = 0,170±0,001 kg • 9,81 ≈ 1,67±0,01 N

Fp 1 poids = 0,05 kg • 9,81 ≈ 0,49 N

Forces de frottement calculée avec une incertitude de 0,02 N

Barquette seule :

0.23 N ; 0.19 N ; 0.25 N ; 0.24 N ; 0.24 N

Barquette + 2 poids :

0.78 N ; 0.76 N ; 0.84 N ; 0.86 N ; 0.82 N

Barquette + 4 poids :

1.39 N ; 1.44 N ; 1.41 N ; 1.39 N ; 1.40 N

Barquette + 6 poids :

1.81 N ; 1.84 N ; 1.79 N ; 1.80 N ; 1.82 N

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