Tarciem nazywany siłę oporu przeciwstawiającą się wzajemnemu ruchowi dwóch stykających się ciał. Cała nauka o tarciu i zjawiskach z nim związanymi nazywa się tribologią. W technice zjawisko tarcia jest w większości przypadków zjawiskiem negatywnym i niepożądanym. Dlatego w większości mechanizmów dąży się do zmniejszenia tarcia jak to tylko możliwe np. w panewkach, łożyskach tocznych, w kontakcie tłok – cylinder itd. Wyjątkami, kiedy tarcie jest pożądane są np. połączenia śrubowe albo połączenie opona – nawierzchnia. Nie jest to jednak tarcie dynamiczne jak ma to miejsce w przypadku hamulca ciernego.

Współczynnik tarcia
Jeśli chodzi o teorie dotyczące tarcia, to pierwsze próby opisania tego zjawiska datuje się na czasy Leonarda da Vinci, czyli prawie 500 lat temu. Jedno z najważniejszych praw dotyczących tarcia ma zastosowanie m.in. przy obliczaniu i dobieraniu charakterystyki układów hamulcowych, a mianowicie: siła tarcia jest proporcjonalna do siły normalnej do powierzchni styku tych dwóch ciał (pomiędzy którymi ona oddziałuje). Okazuje się, że w typowych sytuacjach tarcia posuwistego stosunek siły tarcia do nacisku trących powierzchni jest stały. Jego wartość nazywana jest współczynnikiem tarcia. W przypadku hamulców tarczowych wartość tego współczynnika (pomiędzy materiałem ciernym a tarczą hamulcową) wynosi przeciętnie 0,38-0,45. Liczby te odnoszą się do typowych warunków eksploatacji, gdzie parametry użytkowania nie są ekstremalne (np. kiedy prędkości przy początku hamowania są niższe niż 120 - 140 km/h, temperatura tarczy sięga do ok. 300^oC, ciśnienie w układzie hamulcowym jest poniżej 60-80 barów), a współpracujące części (klocki i tarcze) są dotarte.

Właściwe dotarcie
Niezmiernie ważne we współpracy pary ciernej jest docieranie. Układ hamulcowy każdego pojazdu jest przystosowany do przenoszenia bardzo dużych obciążeń mechanicznych i termicznych. Aby jednak był stanie prawidłowo tego dokonywać, współpracujące części muszą byś ze sobą właściwie dotarte. W przeciwnym razie ich współpraca będzie nieprawidłowa, a jej oznakami mogą być: zeszklenie powierzchni klocka stykającej się z tarczą, wibracje i piski przy hamowaniu, nadpalenia materiału ciernego lub/i elementów gumowych zacisku, pęknięcia termiczne tarczy itd. Zakładając, że mamy prawidłowo dotarty hamulec, przeanalizujmy na kilku przykładach, jak może przebiegać zamiana energii kinetycznej w ciepło przy hamowaniu. Rozkład energii cieplnej pomiędzy tarcza hamulcową i klockiem podczas pojedynczego hamowania zależy w dużej mierze od parametrów fizyczno-chemicznych tych elementów, ale uśredniając możemy przyjąć, że ponad 80% energii cieplnej trafia do tarczy i niecałe 20% do klocków.

 Tabela 1. Wybrane dane czterech różnych pojazdów oraz ich układów hamulcowych (przedni hamulec)

(*) Całkowity zespół ciągnika siodłowego wraz z naczepą
Źródło: Lumag

Tabela 2. Hamowanie z 60 km/h do 0 km/h przy stałym opóźnieniu 3 m/s²

Źródło: Lumag

Tabela 3. Hamowanie z prędkości maksymalnej do 0 km/h przy stałym opóźnieniu 9,81 m/s²

(**) W przypadku samochodu ciężarowego to wartość opóźnienia hamowania jest teoretyczna
Źródło: Lumag

Tabela 4. Hamowanie ze stałą prędkością (85km/h) na wzniesieniu o spadku 10% na odcinku 1 kilometra

Źródło: Lumag

 Z zamieszczonych tabel jasno wynika, jak duża odpowiedzialność spoczywa na tarczach hamulcowych i ich odpowiednim wykonaniu w fabryce oraz serwisowaniu. Moc, którą muszą one wygenerować może wielokrotnie przekroczyć moc silnika. Przykładem tutaj jest ilość energii, którą tarcza musi oddać w bardzo krótkim czasie hamowania załadowanego samochodu ciężarowego. Okazuje się, że do zahamowania z prędkości 60 km/g potrzebne jest ponad 800 kW, natomiast do rozpędzenia do tej prędkości - wielokrotnie mniej.