Loi de Coulomb Signification, Article, Explication au sujet de Loi de Coulomb

Loi de Coulomb Article, Signification, Explication

En physique, il existe deux lois de Coulomb, nommées en l'honneur du physicien français Charles de Coulomb : une en électrostatique, l'autre en mécanique, concernant les frottements solides.

Table of contents

1 Électrostatique
2 Frottements solides

2.1 Frottement statique
2.2 Frottement dynamique
2.3 Voir aussi

Électrostatique

La loi de Coulomb exprime la force électrique exercée par un petit corps chargé sur un autre. Cette loi s'exprime sous forme vectorielle par la formule suivante :

où q₁ et q₂ sont les charges des deux corps considérés, ε₀=8,854 10^-12 F.m^-1 est une constante universelle appelée permittivité électrique du vide et est le vecteur qui relie le premier corps au deuxième.

Voir aussi : Électrostatique - Potentiel

Frottements solides

Pour des informations plus complètes, voir l'article détaillé tribologie et ses différents chapitres, parmi lesquels modélisation des actions de contact.

On considère un objet posé sur un support plan. Il existe deux situations : soit un objet est immobile sur le plan (frottement statique), soit un objet glisse sur le plan (frottement dynamique).

Dans les deux cas, la réaction du support sur l'objet se décompose en deux parties :

une partie normale ; si le plan est horizontal et que rien n'appuie ni ne tire l'objet vers le haut, cette réaction est l'opposée du poids de l'objet ;
une partie tangentielle, qui s'oppose au mouvement.

Frottement statique

L'objet est immobile sur le support. La composante tagentielle est déterminée par la loi de l'équilibre des forces. En revanche, lorsque cette composante tangentielle dépasse une valeur limite, l'objet se met à glisser. La loi de Coulomb détermine cette force limite F_max :

F_max = μ_s · F_N

où

μ_s est le coefficient de frottement statique, une constante dépendant des deux matériaux (objet et plan) et de leur rugosité ;
F_N est la composante normale de la force.

Frottement dynamique

L'objet glisse sur le support. La composante tangentielle F_T est indépendente de la vitesse de glissement, et est déterminée par la loi de Coulomb :

F_T = μ_d · F_N

où

μ_d est le coefficient de frottement dynamique, une constante dépendant des deux matériaux (objet et plan) et de leur rugosité ;
F_n est la composante normale de la force.

On a

μ_s ≥ μ_d

c'est-à-dire la force de frottement dynamique est inférieure à la force de frottement statique maximale. Ceci explique que

lorsque l'on pousse une armoire, le plus difficile est de la mettre en mouvement (vaincre le frottement statique) ;
lors d'un freinage en voiture, la distance de freinage est plus grande si l'on bloque les roues. En effet, dans le cas où la roue tourne, elle est localement à l'arret par rapport à la route, et le coefficient de frottement à prendre en compte est le coefficient statique. Si la roue est bloquée, elle glisse par rapport à la route, et le coefficient de frottement applicable est alors le coefficient dynamique qui est inférieur comme décrit ci-dessus.

Voir aussi

Tribologie

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