Frottage

“ Les moyens employés dans le but de réduire le frottement sont le graissage ou plutôt la lubrification avec de la graisse ou de l'huile.
L'eau, au contraire, augmente le frottement : voyez les ouvriers qui crachent dans leurs mains avant de saisir une pioche, une pelle ou une corde qu'ils veulent tirer. Tout le monde a remarqué à Paris cette singulière race d'hommes qui portent les sacs de farine chez les boulangers : ce sont les forts de lalhalle; ils ont soin de tremper leurs chapeaux à larges bords dans le ruisseau ”

“ Parlons du frottement.
Tous les corps, sans en excepter même ceux qui paraissent les plus polis , ont une certaine rudesse ou âpreté qu'il ne dépend pas de l'art d'adoucir ; tous les corps sont percés, tant à la surface que dans l'intérieur, d'une infinité de petits trous, ce qu'on appelle leurs pores, et sont à cet égard de vrais cribles ”

“ Valeur du coefficient du frottement des fusées. — Le glissement d'un corps sur un autre exige une force très-variable, suivant la pression, la nature des corps, l'état des surfaces. Cette force est, indépendamment de toute hypothèse, la composante tangentielle de la réaction des deux corps, et l'angle du frottement est l'inclinaison de cette réaction sur la normale commune aux surfaces de contact. ”

“ Le frottement des tourillons des axes de rotation sur leurs coussinets joue un rôle trop important dans la plupart des machines, pour ne pas mériter une étude spéciale, faite dans des circonstances aussi rapprochées que possible de celles de la pratique. L'appareil et le mode d'expérimentation employés pour le frottement des surfaces planes auraient pu servir aussi à cette recherche, et même, dès l'origine, j'en ai fait usage pour déterminer la loi et l'intensité du frottement de l'axe de la poulie de renvoi, ainsi qu'on peut le voir aux nos 15 et suivans du premier Memoire ”

“ Effets du frottement. — Dans la mécanique, le frottement peut être utile, comme il peut être nuisible. Il est facile de le produire : on serre les freins et les vis des machines autant qu'on veut; on jette du sable sur le pavé, s'il devient trop glissant ; on roule une corde plusieurs fois autour d'un arbre pour arrêter un bateau en dérive. La pratique indique ici les limites : les voitures n'avanceraient, par la traction animale, ni dans des rues en marbre ni dans des chemins effondrés. ”

“ Mais si l'eau repose sur ou sous la base de la tranchée, le frottement seul empêchera le glissement de terrain, et dès que ce frottement aura disparu, la masse supérieure devra se mettre en mouvement.
Il y aura moins de dangers à craindre quand la masse imperméable se composera de rochers, attendu que leur surface ne sera pas aisément polie par l'eau, comme le sont les surfaces d'argile; la résistance du frottement sera donc toujours plus grande; il faudra donc que l'anglede chute soit bien plus rapide pour déterminer le glissement de la masse supérieure. ”

“ Cela tient à ce que le frottement produit de la chaleur, et même de la flamme. Et, à ce propos, cela vous explique pourquoi l'on graisse souvent les roues des wagons; c'est que le frottement pourrait mettre le feu aux voitures; ce qui est déjà arrivé.
CHARLES. — Mais, maman, les allumettes?
LA MAMAN. — Rien n'est plus simple et plus prompt, et je pourrais dire trop simple et trop prompt, pour les enfants imprudents et désobéissants. L'allumette est un petit morceau de bois, comme vous voyez; on l'a
trempé dans une substance très-inflammable, qui s'allume au moindre frottement. ”

“ S’il arrive qu’elles ayent quelquefois peine à se quitter, c’est qu’il y a disproportion entre les parties saillantes & les vuides qui les reçoivent ; mais jamais cette seconde espece de frottement ne ralentit autant le mouvement que la premiere : c’est de celle-ci que je vais m’occuper plus particulierement.
La quantité du frottement dépend d’une infinité de circonstances, qui me paroissent pourtant toutes pouvoir être rapportées à quelqu’un de ces cinq chefs : 1°. la nature des surfaces qui frottent ; 2°. leur grandeur ; 3°. la pression qui les applique l’une à l’autre, 4°. leur vîtesse ”

“ L'expérience a aussi appris que quand les corps ont été quelque temps en contact, comme une vanne avec ses coulisses, le frottement , au moment où l'on veut les faire glisser l'un sur l'autre, est plus grand que quand ils sont déjà en mouvement. Il faut donc distinguer ici deux cas, 1° celui où les corps ont été quelque temps en contact; 20 celui où les corps sont en mouvement les uns sur les autres.
Les valeurs du rapport du frottement à la pression, pour l'un et pour l'autre cas et pour tous les corps en usage dans les machines, sont consignées dans les tableaux suivans : TABLEAU ? ”

“ Perte de charge par le frottement. — Lorsqu'un fluide s'écoule dans un tuyau de conduite, les molécules, en contact avec les parois, éprouvent, par le frottement, une certaine résistance qui diminue leur vitesse. Cette action retardatrice se communique aux couches voisines et, de proche en proche, jusqu'à la veine centrale ; mais comme son effet décroît naturellement de la circonférence au centre, la vitesse est variable dans la section; elle est maximum dans l'axe du tuyau et minimum sur les bords. ”

“ Puisque tu as pour dernière question le frottement, dit Eugène à son frère, cherche à m'expliquer à quoi tendent toutes les précautions que prend cet homme pour descendre cette côte.
— Je pense, répondit Ernest, qu'en augmentant le frottement, le charretier compte diminuer le mouvement; ainsi cette roue enrayée ne tournant plus ralentira d'abord la marche de la voiture, puis ces cailloux, formant une surface raboteuse, empêcheront certainement les roues de glisser aussi bien qu'elles l'auraient fait sur la surface polie des pavés de la chaussée. ”

“ Sans doute, aussi, le mot frottement, bien qu'il convienne de le conserver pour les fluides, demande aujourd'hui quelque explication ; car on a remarqué, surtout dans notre siècle, que l'obstacle opposé au mouvement par le fond et les bords des canaux ou des rivières n'est généralement pas assimilable au frottement mutuel des faces des solides. ”

“ Les formules suivantes donnent respectivement le travail absorbé par le frottement : 1° d'un corps qui se meut sur une surface plane, pour un espace quelconque parcouru; 2° d'un axe qui tourne dans un coussinet, pour une révolution ; 3° de la face horizontale d'un pivot vertical tournant sur une erapaudine, aussi pour une révolution ; 4° d'une couronne ou collet tournant en frottant par une face normale à son axe, également pour une révolution :
T, travail absorbé par le frottement;
f, coefficient de frottement;
P, pression qui s'exerce entre les deux surfaces frottantes ”

“ Si l'on frictionne sur du drap, à la manière de la résine ou du verre, une baguette de fer, de cuivre, de charbon et d'une foule d'autres matières, jamais ces objets, si bien conduite que soit la friction, n'acquièrent la propriété d'attirer. Il paraîtrait donc, au premier examen, que les corps se divisent en deux catégories sous le rapport électrique. Pour les uns, soufre, résine, verre, papier, etc., le frottement développe les propriétés électriques; pour les autres, charbon, cuivre, fer et tous les métaux, le frottement ne produit rien. ”

“ En parlant des frottements, nous avons vu que, lorsque les surfaces frottantes sont en fer ou en bronze convenablement graissé, la force nécessaire pour vaincre le frottement est égale aux 7 centièmes du poids du corps frottant. ”

“ L'effet du frottement, dans toute espèce de machine, diminuant toujours dans le rapport de la vitesse des parties glissant les unes sur les autres, il est elair que plus on diminuera la dimension de l'axe d'une roue, moins on aura de frottement. Si la pression qu'éprouve l'axe provient du poids de la roue elle-même, on diminue le frottement en inclinant la roue et rendant l'axe vertical ; car, par ce moyen, le poids supporté par l'axe qui se termine en une surface trèsmince, réduit le frottement à un tiers de ce qu'il serait s'il agissait sur toute sa circonférence. ”

“ Les surfaces hétérogènes, telles que les bois et les métaux, glissant l'une sur l'autre sans enduit, donnent pour leurs frottements des résultats très-différents de ceux qui précèdent : car l'intensité de leur frottement, relativement au temps de repos, varie lentement, et ne parvient à la limite qu'après quatre à cinq jours et quelquefois davantage ; au lieu que dans les métaux elle y parvient dans un instant, et dans les bois dans quelques minutes. ”

“ L'expérience a fait connaître les lois que suit le frottement, tel que nous venons de le définir, lorsqu'on fait varier les circonstances dans lesquelles il se développe. En se servant d'une caisse dans laquelle on mettait des corps pesants en quantité plus ou moins grande, on a trouvé que la force de traction F, nécessaire pour déterminer son glissement sur la surface horizontale surlaquelle elle reposait, variait proportionnellement au poids total de la caisse, c'est-à-dire proportionnellement à la pression qu'elle exerçait sur cette surface horizontale. ”

“ Frottement. — Mais on sait que le frottement des molécules varie comme le carré de leur vitesse, et même un peu plus, il en résulte que le frottement augmentera proportionnellement plus que la force.
Réaction du fluide. — Le fluide, pour reprendre son équilibre, tend à combler la dépression avec une vitesse égale à V 2 ga a étant la différence de niveau au moment considéré, ou la marée, qu'on peut supposer, au cas particulier, proportionnelle à la force correspondante1.
La dépression sera ainsi comblée avec une vitesse d'autant plus grande que la force attractive sera plus considérable. ”

“ On distingue deux sortes de frottements; l'un qui a lieu quand les surfaces glissent l'une sur l'autre; le second, quand le mouvement se fait en roulant : on conçoit que le frottement de cette dernière espèce est beaucoup moindre que le premier; aussi s'efforce-t-on , autant que possible , de l'employer dans les machines, en faisant rouler les axes sur des galets ou cylindres mobiles. Il ne sera ques-
lion ici que du frottement de première espèce, le seul qu'il importe de calculer , attendu que l'autre n'a presque pas d'influence sur les forces motrices. ”

“ Après avoir envisagé le frottement au point de vue de la mécanique, nous pouvons ajouter encore quelques réflexions sur ses effets physiques.
Le frottement est le moyen le plus vulgaire de produire de la chaleur. Robinson Crllsoé frottait deux morceaux de bois sec l'un contre l'autre pour faire du feu à la manière des sauvages. D'après le langage scientifique, la chaleur est dégagée chaque fois qu'une résistance passive s'oppose à un mouvement quelconque et détruit la force destinée à produire ce mouvement. ”

“ Variation du frottement. — Le frottement varie suivant la nature du fluide. On sait qu'il est plus grand dans les liquides que dans les gaz, et qu'on peut le considérer comme peu important dans les gaz à très haute température.
Le frottement aura donc pour effet de diminuer considérablement le rapport des effets utiles des forces attractives dans l'Océan, tandis qu'il le diminuera faiblement dans les marées atmosphériques, et encore plus faiblement dans les marées solaires. ”

“ Le frottement détruit tous les corps inorganiques et pourtant rien n'est perdu. Les eaux entraînent les parcelles des métaux, le boueur ramasse dans spn tombereau tous les débris , les molécules du grès et du granit, les quartiers de tuile et d'assiette , jusqu'au moule de cloche ; les dépose dans les champs , où ils se transforment en terre végétale, passent dans les graminées, dans les légumes ; et, sans y faire attention , vous mangez vos lèchefrites , la couverture de vos maisons , le pavé des rues ”

“ Nous avons parlé de frottement, de roulement : voilà précisément en quoi ce petit jouet nous donne une leçon de mécanique. Chaque fois que deux corps glissent ou appuient l'un sur l'autre, il en résulte un frottement : cela provient essentiellement de ce que les aspérités de l'un des corps s'accrochent aux aspérités de l'autre. Ce frottement est bien souvent un grand bien : sans lui, par exemple, il nous serait impossible de marcher, nous ne pourrions avancer, puisque
Construction d'une poupée mobile. ”

“ L'intensité du frottement correspondant à un point quelconque de l'axe des abscisses est représentée par le coefficient du frottement multiplié par la pression qu'exerce la bielle sur le boulon de la manivelle, au moment où son axe rencontre ce bouton au point considéré.
Si la bielle exerce nn effort constant sur le bouton de la manivelle, le travail consommé par le frottement est le même que pour un tourillon ordinaire (44) , et, pour une révolution de la manivelle, on a :
T, travail absorbé ”

“ Toutes les fois que deux corps frottent rapidement l’un sur l’autre, il en résulte un ébranlement qui se transmet aux parties insensibles de ces corps, & met à découvert d’abord en partie le principe du feu qu’elles recéloient ; si cette action est portée un peu plus loin, il en résulte une chaleur qui augmente à proportion que le frottement est plus considérable ”

“ Le frottement, pour deux corps solides, ne dépend uniquement que de l'état des surfaces en contact, et de la force avec laquelle elles sont presséesTune contre. TouteTaction se passe à la surface; le mouvement relatif que l'on fait prendre à l'un des corps produit, par suite de l'adhérence ou de la pénétration des molécules en contact, des mouvements vibratoires absorbant une certain quantité de travail.
Dans la même année où Navier lisait son mémoire à l'Institut, M. Guémard publiait, dans les Annales des Mines, son travail sur l'installation des conduites d'eau à Grenoble. ”

“ Le frottement ne dépend nullement de l'étendue des surfaces. Ainsi, qu'une surface frottante soit double ou triple , la force qu'il faut développer pour produire le mouvement est la même, pourvu que toutes les autres conditions restent constantes, ( poli des surfaces, pression, nature des substances, etc. ) '; seulement si la surface était réduite à une pointe ou une arrête, comme elle tracerait un sillon en frottant, les choses ne seraient plus dans le même état, et le frottement serait beaucoup amplifié.
5°. Le frottement diminue lorsque la vitesse du mouvement est très grande. ”