Forces de frottement et forces résistives en mécanique

Cartes de révision au format Question/Réponse couvrant les forces de frottement solide/solide, la résistance des fluides et la rigidité d'un ressort.

Quelle est l'origine microscopique des forces de friction entre deux solides ?

Elle provient des aspérités de surface des corps en contact ainsi que des forces d'adhésion, dont l'origine ultime se trouve dans les interactions électromagnétiques à l'échelle atomique.

Quelle est la relation entre le coefficient de friction statique $\nu_s$ (ou $\frac{}{}$) et l'angle critique $\frac{}{}$ sur un plan incliné lors de la mise en mouvement ?

$$\nu_s = \tan(\alpha)$$

À faible vitesse, quelle est l'expression vectorielle de la force de résistance d'un fluide \vec{F}_D ?

$$\vec{F}_D = -\gamma \vec{v}$$

Quelle est la formule de la vitesse terminale $v_{\text{terminale}}$ d'un corps de masse $m$ soumis uniquement à la gravité dans un fluide à faible vitesse ?

$$v_{\text{terminale}} = \frac{m g}{\gamma}$$

À haute vitesse, quelle est l'expression vectorielle de la force de traînée \vec{F}_D exercée par un fluide ?

$$\vec{F}_D = -D v \vec{v}$$

Quelle est la vitesse terminale $v_{\text{terminale}}$ d'une masse $m$ chutant à haute vitesse dans l'air avec un coefficient de traînée $D$ ?

$$v_{\text{terminale}} = \sqrt{\frac{m g}{D}}$$

Comment est calculé le coefficient $D$ de la force de traînée à haute vitesse ?

$D = \frac{1}{2} C_D \rho A$ (où $C_D$ est le coefficient de forme, $\rho$ la masse volumique du fluide, et $A$ l'aire projetée du corps).

Quelle est la loi donnant la force de résistance $F_{el}$ opposée par un ressort de rigidité $k$ soumis à un déplacement $u$ ?

$$F_{el} = -k u$$

Quelle est l'expression de la fréquence angulaire $\omega$ pour un système masse-ressort constitué d'une masse $m$ et d'une rigidité $k$ ?

$$\omega = \sqrt{\frac{k}{m}}$$

Quelle est la relation exprimant la période $T$ d'un cycle complet en fonction de la fréquence angulaire $\omega$ ?

$$T = \frac{2 \pi}{\omega}$$