Le coefficient de frottement cinétique est une variable sans unité basée sur les propriétés du matériau utilisé pour calculer la force de frottement de glissement. Elle est applicable à la mécanique classique des objets rigides. En multipliant le coefficient de friction cinétique par la force normale sur un objet, on obtient la force de friction cinétique. Le frottement cinétique ne dépend donc que des propriétés du matériau et de la force normale sur un objet.
Il est important de noter que le coefficient de frottement cinétique est un concept de la mécanique classique et fait partie d’une théorie produite à partir d’observations expérimentales. La mécanique classique a été largement développée par le physicien britannique Isaac Newton et ses contemporains au 17ème siècle. Le sujet traite de l’interaction de gros objets se déplaçant à des vitesses relativement faibles. En particulier, la mécanique classique des solides rigides s’applique à ce coefficient. Cette sous-discipline de la mécanique classique peut décrire le frottement résultant du glissement de deux solides l’un contre l’autre et ignore les forces produites par les fluides.
Dans ce domaine, le coefficient de frottement cinétique peut fournir des prédictions très précises. Si les fluides doivent être considérés, le domaine de la mécanique des fluides doit être introduit. Si les échelles impliquées sont extrêmement petites, la mécanique quantique peut traiter les complications associées.
La force produite par le frottement cinétique est égale au produit de deux variables. Le premier est le coefficient de frottement cinétique et le second est la force normale. Une force normale est la force fournie par la surface d’un objet pour empêcher un autre objet de la traverser. Dans le cas de la gravité, c’est la force verticale du sol qui empêche les objets de tomber plus bas. La force est toujours égale au poids gravitationnel d’un objet en contact avec le sol ; par conséquent, un objet peut rester au repos parce que la force gravitationnelle est exactement annulée par la force normale.
La formule du frottement cinétique n’inclut pas la vitesse ou la taille d’un objet. Cela signifie que la force de friction sur un objet coulissant est indépendante de la vitesse à laquelle il se déplace. La force de friction sur une boîte sera la même, qu’elle glisse à un mile ou à un kilomètre par heure ou deux. De même, la force ne dépend pas de la surface d’un objet en contact avec le sol. Ce sera la même chose si une boîte est plate et large ou haute et mince.
Le coefficient de frottement cinétique lui-même est une propriété empirique des matériaux impliqués. Cela signifie qu’il ne s’agit que de savoir quels matériaux constituent les deux surfaces de contact. De plus, ces coefficients sont dérivés de l’expérience plutôt que de la théorie. Le coefficient de friction cinétique est généralement désigné par la lettre grecque mu avec l’indice k.
Pour des matériaux identiques, la force de frottement cinétique ne dépend que de la force normale appliquée à un objet. Dans le cas de la gravité à la surface de la Terre, la force ne dépendra que de la masse d’un objet. Les objets plus lourds ont proportionnellement plus de friction de glissement que les objets plus légers.