مقدمة عن الاحتكاك
الاحتكاك هو قوة تعارض حركة الجسم، ويتعين معرفة مصادر الاحتكاك وتحديد أمثلة عليه واختبار المعرفة بواسطة أسئلة الاختبار.
ما هو الاحتكاك ؟
لإيقاف كائن متحرك ، يجب أن تعمل القوة في الاتجاه المعاكس لاتجاه الحركة ، على سبيل المثال ، إذا دفعت كتابك عبر مكتبك ، فسوف يتحرك الكتاب ، و قوة دفع تحريك الكتاب ، و عندما ينزلق الكتاب عبر المكتب ، فإنه يبطئ و يتوقف عن الحركة ، و القوة التي تعارض حركة الجسم تسمى الاحتكاك.
أنواع الاحتكاك
هناك أشكال مختلفة من الاحتكاك، على سبيل المثال عندما يتحرك كتاب على المكتب فإن ذلك يمثل احتكاكا منزلقا، وعندما ينزلق الكتاب على المكتب، يلامس الجزء السفلي من الكتاب المكتب، ويتم إحداث الاحتكاك بين سطح الكتاب والمكتب عن طريق الاتصال بينهما، حيث يتم تحديد كمية الاحتكاك المنزلق الموجود بين الكائنين بواسطة وزن الكائن ونوع السطح الذي يتحرك عليه، وبالتالي يمارس الجسم الثقيل ضغطا أكبر على السطح الذي ينزلق فوقه، مما يؤدي إلى زيادة احتكاك الانزلاق. وتعتبر الهواء والماء والنفط جميعا سوائل، ويعد مقاومة الهواء نوعا من أنواع احتكاك السوائل، فعند سقوط جسم ما يدفع مقاومة الهواء هذا الجسم للأعلى. وعلى سبيل المثال، يمثل الاتصال بين العجلة والطريق عند ركوب دراجة نوعا من الاحتكاك المتداول، وعندما يتدحرج كائن على سطح ما، يكون الجهد المطلوب للتغلب على الاحتكاك المتداول أقل بكثير من الجهد المطلوب للتغلب على الاحتكاك المنزلق.
الاحتكاك الحركي
عند نقل الكتاب عبر المكتب، يتعرض الكتاب للتحرك بسبب الاحتكاك، وتعرف هذه القوة بقوة الاحتكاك الحركية، وتحدث بين سطحين عندما يتلامسا ويفركان بعضهما البعض بسبب حركتهما. إذا قمت بوضع كتب إضافية فوق الكتاب الأول لزيادة الوزن، فإن قوة الاحتكاك الحركية ستزداد.
هناك علاقة خطية بين قوة الاحتكاك الحركي والقوة الطبيعية، ويتعلق معامل الاحتكاك الحركي بنسبة القوة الاحتكاك إلى القوة الطبيعية، وتساوي قوة الاحتكاك الحركي (F (f، الحركية)) ناتج معامل الاحتكاك الحركي (µ (k)) ضربًا في القوة الطبيعية (F (N)). F (f، الحركية) = µ (k) * F (N)
قوات الاحتكاك
الاحتكاك الساكن
– تخيل محاولة دفع الأريكة عبر الأرضية ، أنت تضغط عليها بقوة صغيرة ، لكنها لا تتحرك. هذا لأنه لا يتسارع. تخبرك قوانين نيوتن أن القوة الصافية على الأريكة يجب أن تكون صفرا ، يجب أن يكون هناك قوة أفقية ثانية تعمل على الأريكة ، معارضة لقوتك و تكون متساوية في الحجم. هذه القوة هي قوة الاحتكاك الساكن ، وهي القوة التي تمارس على السطح بواسطة قوة أخرى عندما لا يكون هناك حركة بين السطحين.
-تعمل قوة الاحتكاك الثابتة كرد فعل لقوة تحاول التسبب في بدء تشغيل كائن ثابت ، و إذا لم يكن هناك قوة من هذا القبيل تعمل على جسم ما ، فإن قوة الاحتكاك الساكن تكون صفراً. إذا كانت هناك قوة تحاول التسبب في حركة ، فستزيد قوة الاحتكاك الساكن حتى القيمة القصوى قبل التغلب عليها وتبدأ الحركة.
صيغة الاحتكاك الساكن
تتوقف القوة الثابتة القصوى للاحتكاك على القوة الطبيعية بنفس طريقة القوة الحركية. في المعادلة التي تحدد القوة القصوى للاحتكاك، µ (s) هو معامل الاحتكاك الساكن بين سطحين، والحد الأقصى للقوة الثابتة التي يجب تجاوزها قبل بدء الحركة هو حاصل ضرب الانزياح (s) بالقوة (N). في حالة دفع الأريكة، تتعادل القوة الثابتة القصوى للاحتكاك قوة الشخص الدافع للأريكة في اللحظة قبل بدء حركتها.
قياس معاملات الاحتكاك
تعتمد قوة الاحتكاك على المواد التي تصنع الأسطح، فتلعب دورا مهما فيها. على سبيل المثال، إذا حاولت لعب كرة السلة وأنت ترتدي الجوارب بدلا من الأحذية الرياضية، فستنزلق في كل اتجاه على ملعب كرة السلة، ولكن الأحذية تساعدك في توفير القوة اللازمة لتغيير الاتجاهات بسرعة أثناء الركض صعودا وهبوطا في الملعب، وتحدث ردود فعل أكثر بين حذائك والخرسانة من تلك التي تحدث بين جوربك والأرض الخشبية المصقولة.
– يوضح هذا الجدول معاملات الاحتكاك الساكن (µ (s)) و معاملات الاحتكاك الحركي (µ (k)) بين الأسطح المختلفة ، و تُظهر معاملات الاحتكاك مدى سهولة انزلاق كائن ضد الآخر ، هذه المعاملات هي تقديرات لكل مجموعة من الأسطح ، القياسات الدقيقة لمعاملات الاحتكاك حساسة للغاية لظروف الأسطح ويتم تحديدها تجريبياً.