Les roues des trains touchent à peine les rails

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La surface de contact entre la roue d'un train et un rail est extrêmement faible : environ 1,3 cm². En théorie, elle devrait être encore plus faible, mais le poids du wagon (ou de la locomotive) déforme légèrement la roue et le rail en acier, créant une surface de contact plus importante.


Tous les commentaires (47)

a écrit : Sans surface de contact, il n'y a pas de frottement du tout et cette surface n'existe que grâce à la déformation des matériaux.

Mais oui si on se réfère par exemple à l'expérience simpliste de Léonard de Vinci, la force nécessaire pour déplacer une masse sur une surface donnée est indépenda
nte de la surface de contact.

Mais cela fonctionne en faisant pas mal d'approximations (Fc constant, pas d'affaiblissement cinétique, aire réelle de contact = aire apparente, il faut négliger aussi la force d'adhésion proportionnelle à la surface de contact et on néglige aussi tout phénomène de dissipation thermique qui pourtant nous intéresse beaucoup quand on s'intéresse un peu aux frottements).
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La force de frottement n'est pas fonction de la surface (ni de la vitesse). C'est une force qui s'oppose au glissement et qui évolue uniquement en fonction du poids de l'objet à matériaux constants.

Envisage une sphère parfaite et indéformable sur un sol parfait et indéformable. Contact ponctuel, pas de surface. Pourtant si t'essayes de la faire glisser t'auras autant de mal qu'avec un cube de même poids et matériau.

a écrit : Non ca ne joue pas. Tout matériaux se déforment formant des surfaces de contact, pression de hertz.. pas de souci. Mais la surface ne joue pas, c'est mathématique, elle n'intervient pas dans la formule. Lis la page wikipédia pour t'en convaincre. Le calcul intégral, ca marche pas à tous les coup en physique appliquée. :)

a écrit : A titre de comparaison la surface de contact entre un pneu de voiture et la chaussé est équivalente à celle d’une carte postale. Pour une moto l’équivalent est celle d’une carte de crédit. Et en piscines olympiques ça fait combien ?

a écrit : La force de frottement n'est pas fonction de la surface (ni de la vitesse). C'est une force qui s'oppose au glissement et qui évolue uniquement en fonction du poids de l'objet à matériaux constants.

Envisage une sphère parfaite et indéformable sur un sol parfait et indéformable. Contact
ponctuel, pas de surface. Pourtant si t'essayes de la faire glisser t'auras autant de mal qu'avec un cube de même poids et matériau. Afficher tout
Oui en physique simplifiée. La non-dépendance à la surface est une condition approximative qui s'applique quand aucun des corps n'est déformé de manière permanente ou significative. Dans la réalité, cela n'existe pas car les matériaux se déforment et la force de frottement correspond finalement à la force de résistance due aux aspérités de la surface de contact (pas de surface = pas de frottement).

Le coefficient de frottement dépend aussi de la vitesse de déplacement mais on fait toujours des approximations pour négliger cet aspect.

Le modèle de Coulomb est ultra-simplifié et on ne l'utilise pas tel quel en industrie quand on veut véritablement modéliser des phénomènes de friction.

a écrit : Oui en physique simplifiée. La non-dépendance à la surface est une condition approximative qui s'applique quand aucun des corps n'est déformé de manière permanente ou significative. Dans la réalité, cela n'existe pas car les matériaux se déforment et la force de frottement correspond finalement à la force de résistance due aux aspérités de la surface de contact (pas de surface = pas de frottement).

Le coefficient de frottement dépend aussi de la vitesse de déplacement mais on fait toujours des approximations pour négliger cet aspect.

Le modèle de Coulomb est ultra-simplifié et on ne l'utilise pas tel quel en industrie quand on veut véritablement modéliser des phénomènes de friction.
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Tout à fait. Tu as globalement raison.

Sauf que dans la grande majorité des cas on l'utilise tel quel dans l'industrie. Tout est calculé à base de modèles simplifiés et de campagnes de test visant à valider les hypothèses de calculs. Parce que peu de problèmes requiert de "véritablement modéliser des phénomènes de friction". D'ailleurs quand on doit le faire on est souvent confrontés a des problèmes de convergence théorique/pratique, parce qu'on ne maitrise pas si bien que ça la théorie et encore moins la réalisation pratique.

Et puis pour concevoir un mécanisme on n'a pas besoin de s'embrasser de notions aussi complexes que celles de la mécanique quantique, de la thermodynamique, etc. Ce ne sont pas des phénomènes du même ordre que ceux de la mécanique.

En conception mécanique on se contente de caractériser un coef de friction moyen, une charge Max, et on s'assure qu'avec ces paramètres on reste dans les limites acceptables des pièces et matériaux. Et c'est valable pour le contact roue/rail d'un train.

a écrit : Ce n'est pas dangereux ? Est-ce que ça ne risque pas de faire détailler le train ? Une pièce de monnaie posée sur un rail ne fera pas dérailler un train mais lorsqu’elle est écrasée, elle pourrait devenir un projectile dangereux !

a écrit : Une pièce de monnaie posée sur un rail ne fera pas dérailler un train mais lorsqu’elle est écrasée, elle pourrait devenir un projectile dangereux ! J'en ai fait des conneries gamin, mettre des cailloux sur des rails, un briquet, une canette de bière vide, des fringues aussi (ca au moins c'est pas dangereux mais le résultat est rigolo^^), mais la pire ca a été de mettre une vis qui sert à visser le rail à la traverse, le train a même pas bronché, mais je tremble encore de savoir ce qu'est devenue la vis...

Qu'es ce qu'on est con à 8ans hein... Enfin, j'ai survécu.