Théorie
I. FROTTEMENT SOLIDE STATIQUE.
Une masse m posée sur un support est soumise à deux forces, lesquelles ?
Refaire le dessin ci-dessous. Nommez-les et indiquez-les sur votre schéma, sans oublier, si nécessaire, les points d'application des forces.
Exerçons sur la masse une force horizontale faible
, la masse ne bouge pas car les interactions entre les atomes situés à proximité des surfaces de contact de la masse et du support crée une force de frottement statique
qui s'oppose au déplacement. Positionnez sur votre schéma précédent, cette nouvelle force. On supposera que la force
est dirigée vers la droite.
Si l'on augmente la force exercée, celle-ci atteint une limite correspondant à une force de frottement maximale
et la masse se met à glisser.
L'intensité de cette force est proportionnelle à l'intensité de la force de réaction normale:
(1)
où
est le coefficient de frottement statique.
II. FROTTEMENT SOLIDE CINETIQUE.
Lorsque la masse m se met à glisser, la force de frottement décroît rapidement, puis reste constante (figure 1) et prend une valeur appelée frottement cinétique
telle que:
(2)
où
est le coefficient de frottement cinétique.
III Côté énergétique
Sachant que l'énergie mécanique ou énergie totale est la somme de l'énergie cinétique (énergie due à la vitesse du palet) et de l'énergie potentielle (énergie due au déplacement du palet), on a :
Par définition,
L'énergie cinétique est :
où v est la vitesse du mobile.
Et l'énergie potentielle de pesanteur est :
où z est la cote de la nacelle.
Etant donné que le palet ne se déplace qu'horizontalement, la variation d'énergie potentielle est nulle (toujours la même cote,
, si on prend l'origine au niveau du support). Le palet ne produit donc que l'énergie cinétique. Ecrivez l'expression de l'énergie cinétique pour le palet.
De la même manière, la nacelle ne se déplace qu'à cause de son poids sur le palet, elle se déplace donc à la même vitesse que le palet. Ainsi, on peut considérer que l'énergie cinétique du palet se transforme en énergie potentielle pour la nacelle. Ecrivez l'expression de l'énergie potentielle pour la nacelle.
Donc l'énergie mécanique totale du système « nacelle – palet » sera :
A vos calculs....
