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Le roulement est un type de mouvement qui combine la rotation (généralement d'un objet à symétrie axiale ) et la translation de cet objet par rapport à une surface (l'un ou l'autre se déplace), de sorte que, si des conditions idéales existent, les deux sont en contact l'un avec l'autre sans glisser .
Le roulement sans glissement est appelé roulement pur . Par définition, il n'y a pas de glissement lorsqu'il existe un référentiel dans lequel tous les points de contact de l'objet roulant ont la même vitesse que leurs homologues sur la surface sur laquelle l'objet roule ; en particulier, dans un référentiel où le plan de roulement est immobile (voir l'animation), la vitesse instantanée de tous les points de contact (par exemple, un segment de droite génératrice d'un cylindre) de l'objet roulant est nulle.
En pratique, de légères déformations près de la zone de contact entraînent un glissement et une dissipation d'énergie. Néanmoins, la résistance au roulement qui en résulte est bien inférieure au frottement de glissement ; ainsi, les objets qui roulent nécessitent généralement beaucoup moins d'énergie pour être déplacés que ceux qui glissent. Par conséquent, ces objets se déplacent plus facilement s'ils subissent une force ayant une composante parallèle à leur surface, comme la gravité sur une surface inclinée, le vent, une poussée, une traction ou le couple d'un moteur. Contrairement aux objets cylindriques à symétrie axiale, le mouvement de roulement d'un cône est tel que, lorsqu'il roule sur une surface plane, son centre de gravité décrit un mouvement circulaire et non linéaire . Les objets qui roulent ne sont pas nécessairement à symétrie axiale. Le triangle de Reuleaux et les corps de Meissner sont deux exemples bien connus de rouleaux non axisymétriques . L' oloïde et le sphérillon appartiennent à une famille particulière de rouleaux développables qui développent toute leur surface lorsqu'ils roulent sur un plan. Les objets à angles, comme les dés , roulent par rotations successives autour de l'arête ou de l'angle en contact avec la surface. La construction d'une surface spécifique permet même à une roue parfaitement carrée de rouler avec son centre de gravité à une hauteur constante au-dessus d'un plan de référence.
Applications
La plupart des véhicules terrestres utilisent des roues et donc le roulement pour se déplacer. Le dérapage doit être réduit au minimum (en se rapprochant d'un roulement pur), sous peine de perte de contrôle et d'accident. Cela peut se produire lorsque la route est enneigée, sablonneuse ou huileuse, lors d'un virage à grande vitesse ou en cas de freinage ou d'accélération brusque.
L'une des applications les plus pratiques des objets roulants est l'utilisation de roulements , tels que les roulements à billes , dans les dispositifs rotatifs. Fabriqués en métal, les éléments roulants sont généralement pris en sandwich entre deux bagues pouvant tourner indépendamment l'une de l'autre. Dans la plupart des mécanismes, la bague intérieure est fixée à un arbre (ou axe) fixe. Ainsi, tandis que la bague intérieure est immobile, la bague extérieure peut se déplacer librement avec un frottement minimal . C'est le principe de fonctionnement de la quasi-totalité des moteurs (comme ceux des ventilateurs de plafond, des voitures, des perceuses, etc.). Il est également possible que la bague extérieure soit fixée à un support fixe, permettant ainsi à la bague intérieure de supporter un axe et d'assurer la liberté de rotation de ce dernier . Le niveau de frottement sur les pièces du mécanisme dépend de la qualité des roulements à billes et du niveau de lubrification du mécanisme.
Les objets roulants sont fréquemment utilisés comme moyens de transport . L'une des méthodes les plus rudimentaires consiste à placer un objet (généralement plat) sur une série de rouleaux ou de roues alignés . L'objet ainsi placé peut se déplacer en ligne droite, à condition que les roues soient constamment remises en place (voir l'histoire des roulements ). Ce mode de transport primitif est efficace en l'absence d'autres machines. Aujourd'hui, les applications les plus courantes des objets sur roues sont les voitures , les trains et autres véhicules de transport de personnes.
Le laminage est utilisé pour appliquer des forces normales à une ligne de contact mobile dans divers procédés, par exemple dans le travail des métaux , l'imprimerie , la fabrication du caoutchouc , la peinture .
