La friction
Vous voulez élever une caisse de 400 livres en vous servant d'un madrier long de 12 pieds et placé en diagonale de manière que son extrémité la plus haute se trouve à 3 pieds de terre. Vous estimez qu'une poussée de 100 livres suffira, du fait que la hauteur de la caisse à soulever correspond au ¼ de la distance pendant laquelle vous devrez exercer votre effort. Théoriquement, l'avantage mécanique ainsi obtenu serait de 4. Vous appliquez un effort de 100 livres. Rien ne bronche! C'est que vous avez oublie un facteur important, la friction que la caisse exerce contre la surface du madrier. Cette friction offre une résistance au mouvement de la caisse, et il vous faut vaincre cette résistance pour que la caisse commence à se déplacer. En fait, il vous faudra peut-être exercer une poussée atteignant 150 livres pour la faire bouger. Cinquante livres serviront à vaincre la résistance de friction et les autres 100 livres constitueront l'effort utile qui permettra à la caisse de glisser le long du madrier.
La friction est la résistance qu'offre une surface au mouvement d'une autre surface. La quantité de friction dépend de la nature des deux surfaces et des forces qui les tiennent l'une contre l'autre.
Dans nombre de cas, on pourra constater que la friction est utile. Elle empêche la caisse de rebrousser chemin le long d'une rampe inclinée pendant qu'on tente de la pousser vers son sommet. Le mâchefer, que vous placez sous les roues de votre auto lorsqu'elles dérapent sur une surface givrée, en augmente la friction et favorise son départ. Vos semelles de caoutchouc s'usent précisément parce qu'elles vous empêchent de glisser sur le parquet du gymnase. Les locomotives sont toutes pourvues d'une réserve de sable que le mécanicien peut semer sur les rails en avant des roues de manière à augmenter la friction de celles-ci contre ceux-là. Les clous maintiennent ensemble les pièces d'une charpente à cause de la friction que le bois exerce contre leurs surfaces.
Lorsqu'on veut ralentir ou arrêter un objet en mouvement, ou encore lorsqu'on veut empêcher un mouvement de se produire, on fait appel à la friction. Mais lorsqu'on désire qu'une machine fonctionne doucement et avec un minimum de pertes d'énergie, on élimine le plus possible de friction en huilant les tourillons, paliers et coussinets, ainsi que toutes les autres surfaces où s'exerce un frottement quelconque.
Toutes les fois qu'on applique une force en vue de produire un déplacement, la friction ramène l'avantage mécanique réel en deçà de l'avantage mécanique théorique. Par suite de la friction, il faut exercer un effort plus grand pour vaincre la résistance à déplacer. Si on place côte à côte sur une table un cube de sucre et un marbre, la même poussée imprimé à chacun de ces objets aura pour résultat de faire aller le marbre beaucoup plus loin que le cube. La raison de ceci est évidente: une friction à roulement est toujours moindre qu'une friction à glissement. C'est pour prendre avantage de ce principe qu'on se sert des coussinets à billes et à roulements (bail and roller bcarings). (Voir fig. 68).
N'oublions donc pas qu'une friction à roulement est toujours moindre qu'une friction à glissement. Ce principe est appliqué non seulement dans les coussinets, mais aussi dans les palans et autres dispositifs où s'exerce l'action des câbles. Les bittes (bitts), les rouleaux de convoyeurs et une foule d'autres appareils servant à la manutention fonctionnent à roulement.
Afin de réduire la friction entre des surfaces qui glissent l'une contre l'autre, on emploie des lubrifiants tels que l'huile, les graisses ou même le savon.
On sait par expérience qu'il se produit une friction plus grande entre une semelle en caoutchouc et un plancher de bois qu'entre une semelle de cuir et un plancher en terrazzo. En fait, la force d'une friction dépend en partie de la nature des matériaux en contact. Une surface d'acier exerce naturellement contre une autre surface d'acier une très forte friction et c'est pourquoi on a recours à des alliages de métaux mous pour former les coussinets ou paliers des arbres en acier.
La fig. 71 nous montre l'un de ces paliers en métal dit antifriction (babbitt), tandis que la fig. 72 nous fait voir la manière dont ils s'insèrent aux points de friction pour en atténuer l'effet. Le métal antifriction, employé à bon escient et rendu encore plus efficace par une lubrification attentive, réduit le frottement à son minimum.
Par ailleurs, dans les roulements à billes ou à rouleaux, il y a contact de l'acier contre l'acier, mais la friction y est restreinte à de minimes surfaces et le frottement y est pratiquement inexistant.
