Le frottement est la force résistive produisant de la chaleur générée par le mouvement de deux surfaces en contact l’une contre l’autre. C’est indirectement le produit de l’une des quatre forces fondamentales connues. Le frottement d’un système est impossible à prédéterminer strictement à partir des premiers principes théoriques. Mathématiquement, l’expression du frottement comprend une seule constante qui intègre tous les facteurs causatifs – un coefficient de frottement (COF), symbolisé par la lettre grecque, . L’équation s’écrit simplement fx = xF, où fx définit la forme et la mesure du frottement, tandis que F est la force perpendiculaire ou normale exercée par les deux surfaces, l’une sur l’autre.
Tous les coefficients de frottement sont des quantités scalaires sans dimension ; les facteurs contributifs individuels résistent à une explication ou une quantification complète. La force fondamentale responsable de la plupart des frottements est également celle qui permet la formation de liaisons chimiques – la force électrostatique. À première vue, il peut sembler que la gravité est la source de friction, puisque la force descendante due à la gravité est la source de la variable F. En réalité, cependant, le coefficient est une mesure de la adhérence entre les deux surfaces, et cela est déterminé au niveau microscopique par les charges électriques tendant à empêcher le mouvement en les liant entre elles. Une telle liaison est une caractéristique des adhésifs utilisés pour cimenter deux surfaces ensemble.
Que ce soit le cas est bien illustré par le polymère moderne, le polytétrafluoroéthylène (PTFE). Mieux connu sous sa marque DuPont™, Teflon®, le PTFE ne présente que les forces électrostatiques de dispersion London très faiblement attractives. Cela donne au PTFE un coefficient de frottement parmi les «trois premiers» connus – environ 0.05 à 0.10. Si le coefficient de frottement était le produit de la pesanteur, la chimie des surfaces n’aurait pas d’importance, et de telles substances n’auraient pas autant d’importance économique qu’elles le sont.
Il existe des moyens de réduire la friction sans, dans un certain sens, changer les matériaux à partir desquels les surfaces sont faites. Le coefficient de friction d’un système peut être efficacement réduit en fournissant une fine couche de lubrifiant. Alternativement, il est souvent possible de réduire le frottement en insérant une couverture de gaz entre les surfaces, ce qui diminue le poids apparent de la surface sur le dessus et élimine les défauts de fabrication, tels que la rugosité de la surface. Le changement de poids effectif abaisse la force normale, tandis que l’absence de défauts modifie le coefficient de frottement ; les deux abaissent mathématiquement la force de frottement résultante. Les ingénieurs ont utilisé le phénomène de la couche de gaz pour développer des aéroglisseurs pour voyager à la fois sur les surfaces terrestres et aquatiques.