Différence entre friction et cisaillement

Différence principale - frottement vs cisaillement

Le frottement et le cisaillement sont deux phénomènes étudiés en particulier dans les domaines de l’ingénierie automobile, de la construction mécanique, du génie civil et de la dynamique des fluides. La friction est une force qui s'oppose au mouvement relatif de deux objets (ou à la tendance à se déplacer) qui sont en contact l'un avec l'autre. En revanche, la contrainte de cisaillement est une contrainte induite par une force. C’est la principale différence entre le frottement et le cisaillement.

Cet article explique,

1. Qu'est-ce que la friction? - Définition, calcul, caractéristiques et propriétés 

2. Qu'est-ce que le stress de cisaillement? Définition, calcul, caractéristiques et propriétés 

3. Quelle est la différence entre le frottement et le cisaillement?

Qu'est-ce que la friction?

La friction est l'un des types de force les plus courants que nous éprouvons dans notre vie quotidienne. Vous ne pouvez pas marcher sur une surface sans friction. Vous ne pouvez pas arrêter votre voiture s'il n'y a pas de frottement entre les pneus et la route. Nous aurions à faire face à de nombreux autres problèmes critiques si les frictions n'existaient pas. Par exemple, les météores qui pénètrent dans l'atmosphère brûlent normalement à cause des frictions entre l'air et les météores. Mais les météores frapperaient directement la Terre s'il n'y avait pas de frottement entre l'air et les météores. Un monde sans frictions n'est pas un lieu de vie.

Lorsque deux corps entrent en contact l'un avec l'autre, ils ont tendance à se déplacer l'un par rapport à l'autre; les forces qui agissent entre les deux surfaces s'opposent à cette tendance à se déplacer. Si deux corps se déplacent l'un par rapport à l'autre, les forces qui agissent entre les surfaces en contact s'opposent au mouvement relatif de deux corps. Ces forces qui s'opposent à la tendance à se déplacer ou au mouvement relatif sont appelées forces de friction. Les forces de friction agissent toujours dans la direction opposée au mouvement (ou opposée à la direction de la tendance à se déplacer).

Les forces de friction agissent tangentiellement aux surfaces tandis que les réactions normales agissent perpendiculairement aux surfaces. En d'autres termes, la réaction normale et la force de friction se produisent perpendiculairement l'une à l'autre. La magnitude des forces de frottement (F) entre deux surfaces est directement proportionnelle à la réaction normale. Il peut être mathématiquement exprimé par F = μR où R est la magnitude de la réaction normale.

Les forces de friction n'agissent pas seulement entre les surfaces solides, mais également entre les couches solide-liquide, solide-air, liquide-liquide, liquide-air et air.

Il existe trois états de forces de friction, à savoir: états statiques, limites et dynamiques. le force de friction statique est la force qui agit lorsque deux corps ne sont pas en mouvement l'un par rapport à l'autre. La force de friction qui agit quand un objet commence juste à se déplacer par rapport à l'autre est connue sous le nom de force de friction limitante. La force de friction qui agit sur un corps qui se déplace par rapport à l’autre est appelée force de friction dynamique. L'amplitude de la force de friction limite est la valeur maximale de l'amplitude de la force de friction qui pourrait se développer entre deux corps. Ainsi, la force de friction dynamique est légèrement inférieure à la force de friction limite..

Dans les applications, les pièces mobiles des instruments mécaniques et autres équipements ont tendance à s'user par frottement. Par conséquent, diverses méthodes sont utilisées pour réduire le frottement, en particulier dans la construction automobile..    

Quel est le cisaillement

Une contrainte survient lorsqu'une force de cisaillement est appliquée à un objet ou à un liquide. Par exemple, considérons deux boîtes qui sont en contact l'une avec l'autre. Si vous poussez l'une des deux boîtes pendant que l'autre est en train d'être tirée (comme illustré à la figure 01), des forces de cisaillement agissent le long des surfaces de contact de chaque boîte. En conséquence, chaque surface en contact subirait un cisaillement qui serait induit par la force de cisaillement. La composante du cisaillement tangentielle à la surface est appelée contrainte de cisaillement, tandis que la composante normale est appelée contrainte normale. La contrainte de cisaillement peut être définie comme la force de cisaillement appliquée, divisée par la surface de la section transversale. Il peut être mathématiquement exprimé par

                                    τ = FA

F- Force de cisaillement appliquée à l'objet

A- Surface de l'objet en coupe transversale (liquide) parallèle à la force appliquée

La résistance au cisaillement est la contrainte de cisaillement maximale qu'un matériau peut supporter sans défaillance. Par conséquent, la contrainte de cisaillement est un facteur important dans le génie mécanique et civil.

En dynamique des fluides, la contrainte de cisaillement est l’un des termes techniques fréquemment utilisés. La nature d'un fluide donné détermine la manière dont la contrainte de cisaillement affecte ce fluide. Dans les fluides newtoniens, la contrainte de cisaillement est directement proportionnelle à la vitesse de déformation, s'il s'agit d'un écoulement laminaire. Par conséquent, pour un fluide newtonien, la contrainte de cisaillement (τ) peut être exprimée par

τ = η (v / ∂y)

Où;

v- Vitesse du fluide à une hauteur 'y' de la limite

y- Hauteur depuis la limite

η- Viscosité du fluide (constante de proportionnalité)

Différence entre friction et cisaillement

Définition 

Friction: La friction est la résistance au mouvement d'un objet en mouvement par rapport à un autre.

Tondre: Les forces de cisaillement sont des forces non alignées poussant une partie du corps dans une direction et une autre partie du corps dans la direction opposée..

Dénoté par

Friction: F

Tondre: τ

Formule 

Friction: F = μR

Tondre: τ = η (v / ∂y)

Unité SI

Friction: N

Tondre: Pa (Nm^-2)

Facteurs qui influencent

Friction: La friction dépend de la réaction normale.

Tondre: Le cisaillement dépend de la force de cisaillement et de la section.

Impact

Friction: Les objets constamment soumis à des frictions ont tendance à s'user.

Tondre: La contrainte de cisaillement provoque la déformation d'un objet par rapport à sa forme d'origine.

Courtoisie d'image:

“Forces de friction” de Vishakha.malhan - Propre travail (CC BY-SA 4.0) via Wikimedia Commons