« Tribologie/Genèse des frottements » : différence entre les versions

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La théorie de Bélidor fut assez vite contestée et [[w:Claude Louis Marie Henri Navier|Navier]], qui réédita en 1819 les travaux de Bélidor, écrivit dans une note de bas de page : « Les expériences d'Amontons, dont Bélidor vient de parler, se trouvent dans les ''Mémoires de l'Académie des Sciences'' pour 1699. L'auteur conclut que la résistance provenant du frottement est indépendante de la grandeur des surfaces en contact, ce qui a été confirmé depuis ; qu'elle est à peu près la même pour le bois, le fer, le cuivre, le plomb, etc., quand ces diverses substances sont enduites de vieux oing, et environ le tiers de la pression : on va voir plus bas les rectifications dont ce dernier résultat est susceptible. Il n'est pas besoin de dire combien la supposition des demi-sphères hérissant la surface des corps, sur laquelle Bélidor peut appuyer le résultat expérimental d'Amontons, mérite peu d'attention. Je ne m'arrêterai pas non plus, pour ne point charger ces notes de remarques inutiles, à la démonstration géométrique fondée sur cette hypothèse, démonstration qui est très fautive. »

 

 

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La première idée est l'exiguïté des zones de contact : les mesures de Bowden pour une aire théorique de contact de 21 cm² (telle que l'on pourrait la dessiner sur un plan) donnent le tableau ci-contre

La viscosité dépend avant tout de la nature du fluide, elle est faible pour les liquides dits « mobiles » comme l'eau, l'essence, l'éther éthylique, et beaucoup plus forte pour les sirops, les huiles, l'acide sulfurique concentré ou la glycérine. Elle dépend de nombreux facteurs, dont le plus important pour les applications pratiques est la température.

 

 

Retenons pour l'instant quelques idées :

== Frottement entre un fluide et un solide ==

 

 

Si au contraire on souhaite faciliter la pénétration du solide dans le fluide, alors il faut éviter au maximum de telles liaisons et faire en sorte que le fluide glisse facilement sur le solide. Ce dernier doit non seulement éviter l'adhérence mais aussi être aussi lisse et propre que possible. On a pu montrer, par exemple, que le simple fait de laver régulièrement les ailes d'un avion permet de réduire le frottement dans l'air et d'économiser 12 tonnes de carburant par an et par appareil.

Les conceptions modernes, dont il ne faut attendre aucun mode de calcul nouveau utilisable dans les bureaux d'études, ni aucune solution miracle pour résoudre les problèmes industriels, ont simplement le mérite de mieux rendre compte des phénomènes. Elles tiennent l'interface pour une zone à part dans le système frottant, distincte des corps frottants eux-mêmes, avec des propriétés différentes. La tribologie des interfaces inclut bien sûr la lubrification, de sorte que les notions de « frottement sec » et de « frottement fluide » deviennent de simples cas particuliers.

 

 

On considère que les surfaces, qui ont une composition différente de celle des volumes, jouent un rôle d'écran entre ces derniers. Ces écrans peuvent être détruits par le frottement et reconstitués par réaction avec l'environnement. Sans eux, la plupart des pièces mécaniques se souderaient purement et simplement, ce qui heureusement n'arrive pas très souvent en pratique.

* '''mode cisaillement''' : le mouvement s'opère à l'aide d'une différence de vitesses brutale et irréversible au sein de l'interface, à un certain niveau, sans perte de contact des surfaces ; les écoulements qui en résultent ne sont pas forcément parallèles à la direction du glissement global,

 

 

Gérard Zambelli et Léo Vincent écrivent que '''le troisième corps est un opérateur qui transmet la charge (portance) d'un premier corps à l'autre et accommode, en s'écoulant (débit) d'une façon dissipative (frottement) l'essentiel de la différence de vitesse entre ces deux corps'''.

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On connaît le rôle des atomes superficiels dans les phénomènes de frottement. En provoquant leur vibration perpendiculairement à la surface de contact des pièces, on diminue considérablement les forces de frottement et on supprime le « stick-slip », sans faire usage du moindre lubrifiant. Ces effets disparaissent en même temps que la vibration.