Pourquoi une brique ne glisse-t-elle pas plus facilement sur sa tranche ?
Pose une brique à plat puis sur la tranche : le frottement ne change pas. Léonard de Vinci l'avait remarqué en 1493, sans le dire à personne.
▶ Lancer l'histoireUne brique ne glisse pas plus facilement sur sa tranche parce que, de toute façon, les surfaces ne se touchent jamais sur toute leur étendue. Vue de très près, même une surface polie est un paysage de minuscules bosses, appelées aspérités. Deux objets ne se touchent vraiment qu'au sommet de ces bosses, sur une infime fraction de la surface qui semble en contact. Ce qui fixe cette surface de contact réelle, c'est la force avec laquelle on presse les surfaces l'une contre l'autre, pas leur taille apparente.
Pose la brique à plat : son poids se répartit sur beaucoup de bosses, chacune légèrement écrasée. Mets-la sur la tranche : le même poids appuie sur moins de bosses, qui s'écrasent chacune davantage. Au total, le contact réel reste à peu près le même, et le frottement aussi. Voilà pourquoi la force de frottement augmente avec la charge mais ignore la surface apparente.
À plat
- Poids réparti sur beaucoup de bosses
- Chaque bosse peu écrasée
- Contact réel : minuscule
Sur la tranche
- Poids sur moins de bosses
- Chaque bosse plus écrasée
- Contact réel : à peu près le même
Le premier à l'avoir remarqué, à notre connaissance, est Léonard de Vinci, qui a noté les lois du frottement de glissement en 1493. Mais ses carnets n'ont pas été publiés, et ces lois sont restées inconnues jusqu'à ce que Guillaume Amontons les redécouvre en 1699. Il a fallu attendre 1950 pour que Frank Bowden et David Tabor montrent directement pourquoi elles marchent : le contact réel n'est qu'une petite fraction du contact apparent, et il augmente avec la pression.
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Récap
Les surfaces ne se touchent qu'au sommet de minuscules bosses, et le contact réel dépend de la force qui les presse, pas de leur taille apparente.
Le fait surprenant · Léonard de Vinci a trouvé les lois du frottement en 1493, mais elles sont restées cachées dans ses carnets pendant des siècles.
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Sources (1)
Pas de source, pas d'affirmation. Chacun des 18 faits de cette leçon renvoie à au moins une de ces sources.