4.6 Le frottement, défini

BiomécaniqueMarcheSection 4.67 min de lecturemis à jour le 15 septembre 2026

Objectifs de la section

La composante horizontale de la force de réaction du sol est une force de frottement (§4.5) : une force qui s'exerce entre deux surfaces en contact et qui s'oppose à leur glissement l'une sur l'autre. Cette section en donne la définition précise, distingue ses deux formes par la seule question qui les sépare, et montre que sans frottement aucune locomotion n'est possible. À la fin de cette section, vous devez être capable d'énoncer la définition du frottement, de dire laquelle de ses deux formes s'exerce sous le pied pendant l'appui et pourquoi, et d'expliquer ce qui manque à la force de réaction du sol sur la glace.

4.6.1 Une force entre deux surfaces

Tout le reste du chapitre porte sur cette force : il faut la définir avec précision. Les forces de frottement s'exercent entre deux surfaces en contact, parallèlement à ces surfaces, et elles s'opposent au mouvement relatif de ces deux surfaces¹. Le mot qui compte est relatif : le mouvement d'une surface par rapport à l'autre, c'est-à-dire leur glissement l'une sur l'autre.

Trois éléments, et chacun a sa conséquence.

• Entre deux surfaces en contact. Le frottement est une force de contact (§2.4) : il disparaît avec le contact, et on ne le décrit pas sans nommer les deux surfaces — ici la semelle et le sol.
• Parallèlement à ces surfaces. Sur un sol plat, le frottement est donc horizontal, quand la composante normale, elle, est perpendiculaire aux surfaces (§4.4).
• Opposées au mouvement relatif. Le frottement est dirigé en sens contraire du glissement des deux surfaces — et non du mouvement du corps, qui est une tout autre chose.

Il existe deux formes de frottement, et une seule question les distingue : les deux surfaces glissent-elles l'une sur l'autre ? Si elles ne glissent pas, on parle de frottement statique ; si elles glissent, de frottement cinétique². La définition ne change pas d'une forme à l'autre : seule la réponse à la question change.

Note

« Statique » ne veut pas dire que rien ne bouge : les deux surfaces peuvent se déplacer, à condition de se déplacer ensemble. Le tapis de marche en donne l'exemple le plus net. Le tapis défile en continu à une vitesse fixée, la marcheuse règle sa cadence sur cette vitesse, et le pied posé recule avec le tapis : les deux surfaces se déplacent, mais la semelle ne glisse pas sur le tapis, et le frottement qui s'exerce entre elles est statique.

Attention — idée reçue

« Le frottement s'oppose toujours au mouvement. » C'est l'idée reçue la plus fréquemment relevée dans les études sur l'apprentissage du frottement, avec sa voisine, « le frottement empêche le mouvement »³. Ce qu'elles oublient, c'est le mot relatif : ce à quoi le frottement s'oppose, c'est au glissement de la semelle sur le sol, et c'est en s'y opposant qu'il fait avancer la marcheuse. En fin d'appui, sans frottement, la semelle glisserait vers l'arrière ; le frottement exercé par le sol sur le pied est donc dirigé vers l'avant. C'est la propulsion du §4.5.3 — et le freinage du contact initial s'explique de la même façon, le pied posé devant le corps tendant alors à partir vers l'avant.

4.6.2 Pendant l'appui, glissement nul

Pendant tout l'appui, du contact initial au décollement des orteils, le glissement est nul : la semelle et le sol restent immobiles l'un par rapport à l'autre⁴. La marche est donc affaire de frottement statique, et c'est cette forme qui occupe tout le reste du chapitre. Le frottement cinétique, lui, décrit ce qui se passe une fois qu'on glisse déjà ; le §4.8 y revient, parce que c'est lui qui explique pourquoi une glissade se rattrape mal.

Figure 4.9 — Sous le pied, à la mise en charge : les deux composantes de la force de réaction du sol, la verticale V et l'horizontale H, cette dernière étant la force de frottement.Source : diaporama CM3.2, dia 18.

4.6.3 Sans lui, pas de locomotion

Les forces de frottement sont nécessaires à la motricité et à la locomotion humaines : sans elles, il serait très difficile de mettre le corps en mouvement et de poursuivre la marche⁵. La glace le montre.

Sur une patinoire, avec des chaussures ordinaires, le membre inférieur fait ce qu'il ferait sur n'importe quel sol (§4.2). Mais les deux surfaces glissent l'une sur l'autre, et la semelle ne rencontre presque aucune résistance au glissement : le pied ne peut pas pousser le sol vers l'arrière, et, par la troisième loi de Newton, le sol ne pousse pas le pied vers l'avant. La composante horizontale de la force de réaction du sol ne peut pas se produire. La composante normale, elle, subsiste — la glace porte le pied comme n'importe quel sol —, mais la force de réaction du sol reste verticale, et une force verticale ne produit aucune accélération horizontale (§4.5) : ni démarrage, ni accélération, ni freinage.

Sur un sol sec et rugueux, la semelle rencontre une résistance au glissement. Le pied ne glisse pas, le frottement est statique, et le sol peut fournir la composante horizontale qui produit l'accélération du centre de masse vers l'avant.

Figure 4.10 — Le même pied et le même mouvement sur deux sols : sur la glace, où les surfaces glissent, et sur un sol sec et rugueux, où elles ne glissent pas.Source : diaporama CM3.2, dia 20.

4.6.4 Du moteur à l'accroche

Deux éléments se partagent donc la production de la progression : le moteur, qui est le muscle — les moments de force articulaires font effectuer leur rotation aux segments, et le pied exerce une force sur le sol (§4.2) — et l'accroche, qui est le frottement, sans lequel cette force reste sans effet horizontal.

Restent deux questions. Jusqu'où le frottement peut-il s'opposer au glissement des deux surfaces avant que celui-ci ne se produise ? Et de quoi dépend cette limite ? Les sections suivantes y répondent.

Glossaire de la section2 termes

Frottement (force de)

Force qui s'exerce entre deux surfaces en contact, parallèlement à ces surfaces, et qui s'oppose à leur mouvement relatif, c'est-à-dire à leur glissement l'une sur l'autre. Sous le pied, c'est la composante horizontale de la force de réaction du sol.

Frottement statique et frottement cinétique

Les deux formes du frottement, distinguées par une seule question : les surfaces glissent-elles l'une sur l'autre ? Statique si elles ne glissent pas — c'est le cas de l'appui pendant la marche —, cinétique si elles glissent.

À la fin de cette section, je dois être capable de…0 / 3

1. Énoncer la définition du frottement et ses trois conséquences : force de contact, parallèle aux surfaces, opposée au glissement des surfaces.
2. Poser la question qui distingue les deux formes du frottement, et dire pourquoi la marche relève du frottement statique.
3. Expliquer, étape par étape, pourquoi la composante horizontale ne peut pas se produire sur la glace, et ce qui subsiste.

Vérifiez votre compréhensioncorrigé au clic

« Les deux surfaces glissent-elles l'une sur l'autre ? » Si non, le frottement est statique ; si oui, il est cinétique. Sous le pied, pendant tout l'appui, la semelle et le sol sont immobiles l'un par rapport à l'autre : le glissement est nul, le frottement est statique. Que la marcheuse avance ne change rien : le mouvement relatif dont parle la définition est celui des deux surfaces en contact, la semelle et le sol, et le pied posé ne bouge pas par rapport au sol pendant que le corps passe au-dessus de lui.

La composante horizontale manque ; la composante normale subsiste, car la glace porte le pied. La chaîne : les surfaces glissent l'une sur l'autre → la semelle ne rencontre presque aucune résistance au glissement → le pied ne peut pas pousser le sol vers l'arrière → par la troisième loi de Newton, le sol ne pousse pas le pied vers l'avant → la composante horizontale de la force de réaction du sol ne peut pas se produire → la force de réaction du sol reste verticale → or seule une composante horizontale produit une accélération horizontale du centre de masse (§4.5) → aucun démarrage, aucune accélération, aucun freinage n'est possible.

Tant que l'armoire ne bouge pas, les deux surfaces — le dessous de l'armoire et le sol — sont immobiles l'une par rapport à l'autre : frottement statique. Dès qu'elle glisse, les surfaces glissent l'une sur l'autre : frottement cinétique. La définition est la même dans les deux cas ; seule la réponse à la question « les surfaces glissent-elles ? » a changé.

Sources

1. OpenStax, College Physics 2e, §5.1 Friction (CC BY). https://openstax.org/books/college-physics-2e/pages/5-1-friction#:~:text=Friction%20is%20a%20force%20that%20opposes%20relative%20motion%20between%20surfaces%20in%20contact — verbatim : « Friction is a force that opposes relative motion between surfaces in contact » (déjà cité au §2.5) ; et le caractère parallèle : https://openstax.org/books/college-physics-2e/pages/5-1-friction#:~:text=parallel%20to%20the%20contact%20surface%20between%20surfaces — verbatim : « One of the simpler characteristics of friction is that it is parallel to the contact surface between surfaces and always in a direction that opposes motion or attempted motion of the systems relative to each other ». ↩

2. Hamm K., Biomechanics of Human Movement (OpenStax / BCcampus, CC BY), §6.6 Friction. https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/5-1-friction-2/#:~:text=not%20moving%20relative%20to%20one%20another — verbatim : « static friction: a force that opposes the motion of two systems that are in contact and are not moving relative to one another » ; et https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/5-1-friction-2/#:~:text=called%20kinetic%20friction — verbatim : « If two systems are in contact and moving relative to one another, then the friction between them is called kinetic friction ». Les deux définitions ne diffèrent que par la subordonnée : c'est la question unique du cours. ↩

3. Kızılcık H. Ş., Aygün M., Şahin E., Önder-Çelikkanlı N., Türk O., Taşkın T. & Güneş B. (2021), Possible misconceptions about solid friction, Physical Review Physics Education Research 17(2):023107 (CC BY 4.0), https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.17.023107 — revue de 42 études sur les difficultés conceptuelles liées au frottement ; résumé : https://journals.aps.org/prper/abstract/10.1103/PhysRevPhysEducRes.17.023107#:~:text=friction%20is%20always%20opposite%20to%20the%20direction%20of%20the%20motion — verbatim : « friction is always opposite to the direction of the motion as a possible misconception was detected in the highest number of papers. Related to this, the possible misconception that friction prevents movement was frequently encountered ». ↩

4. Duffy A., Essential Physics (Boston University, manuel en ligne), chapitre 5 Applications of Newton's Laws, §5-2 Static Friction, p. 5-4 — PDF : http://physics.bu.edu/~duffy/EssentialPhysics/chapter05/section05dash2.pdf — verbatim : « When your shoe (or foot) is in contact with the ground, the shoe does not slip on the ground. Because there is no relative motion between the shoe and the ground, the friction force is static friction ». ↩

5. OpenStax, College Physics 2e, §5.1 Friction (CC BY). https://openstax.org/books/college-physics-2e/pages/5-1-friction#:~:text=ever%20tried%20to%20walk%20on%20ice — verbatim : « Friction is a force that is around us all the time that opposes relative motion between surfaces in contact but also allows us to move (which you have discovered if you have ever tried to walk on ice) ». ↩