بحث عن الاحتكاك
الاحتكاك هو قوة المقاومة التي يحدثها تحرك سطحين متلاصقين باتجاهين متعاكسين، إذا كان بينهما قوة ضاغطة تتلاحمهما معا، وتنتج كمية حرارة، ويحدث هذا الاحتكاك بين المواد الصلبة والسائلة والغازية أو أي تركيبة منها.
معامل الاحتكاك
يمثل معامل الاحتكاك الكم العددي الذي يستخدم لتعبير النسبة بين قوة الاحتكاك والقوة الضاغطة بين جسمين، وليس هناك وحدة قياس للإحتكاك، بحيث لا يتم قياسه بالمعادلات الرياضية ولكن من خلال التجربة.
يعتمد المواد المتلاحمة على اثنتين من المواد الجسمية، ومثل هذا الجليد عندما يتم احتكاكه مع المعدن، فإن معامل الاحتكاك بينهما يكون منخفضا لذا ينزلقان بسهولة، ولكن على سبيل المثال، المطاط والإسفلت يمتلكان معامل احتكاك عالية جدا، لذا فإنهما لا ينزلقان.
أنواع الاحتكاك
لا يوجد في الطبيعة مكان بدون احتكاك، حتى في الفضاء الخارجي، فنجد جزيئات صغيرة تتفاعل مع بعضها وتتفاعل، مما يؤدي إلى وجود أنواع مختلفة من قوة الاحتكاك
1ـ الاحتكاك الحركي
هو الاحتكاك الناتج عن حركة جسم ما بالنسبة لجسم آخر.
2ـ الاحتكاك الساكن
الاحتكاك هو التفاعل الذي يحدث بين سطحين أو جسمين ثابتين بالنسبة لبعضهما البعض، حيث لا يتحرك أي منهما ويبقيان في وضعهما الأصلي.
يعمل منع الانزلاق على سطح مائل، كما يتميز مقدار الاحتكاك الساكن بين جسمين بشكل عام بالأكبر من مقدار الاحتكاك الحركي بين الجسمين نفسهما عند تحركهما بجوار بعضهما البعض.
3ـ الاحتكاك الدوار
هو ذلك الاحتكاك الذي ينج نتيجة تدحرج عجلة، أو كرة ، أو اسطوانة يكون بشكل حر على سطح ما، ويكون سبب الاحتكاك عند التدحرج يكون فقد الطاقة المسؤولة عن تشوه الأجسام. حيث أنه عندما تدحرج كرة على سطح مستوي، فان الكرة تتسطح قليلا، ويكون السطح مسنن قليلا عند منطقة التماس مع الكرة، فنجد أن الفقدان الداخلي هو سبب منع الكرة من الارتداد عن الأرض إلى نفس المستوى سقطت منه.
4ـ الاحتكاك الانزلاقي
يحدث الاحتكاك عندما يتحرك جسمان صلبان مع بعضهما البعض، على سبيل المثال حركة الكتاب على الطاولة.
5ـ الاحتكاك المائع
هو الحركة التي ينشأ من تحريك جسم صلب داخل مادة غازية أو سائلة، كما يحدث عند مقاومة الماء لحركة الغطاس.
أهمية قوة الاحتكاك
يلاحظ في العديد من تصاميم الأجهزة الميكانيكية أنها تهتم بتقليل قوة الاحتكاك، وذلك بسبب أن الطاقة التي تستهلكها المقاومة للحركة تُعتبر طاقة ضائعة، بالإضافة إلى أنَّ الحرارة المُنتجة بسبب الاحتكاك يمكن أن تؤدي إلى تشوه الآلات، وعلى الرغم من ذلك، فإن قوة الاحتكاك لها فوائد عديدة، بما في ذلك:
تعتمد وسائل النقل على قوة الاحتكاك بين العجلات والأرض للتوقف، وإذا لم تكن هذه القوة موجودة، فلن تستطيع الوسائل النقل العمل.
يعتمد الإنسان على الاحتكاك للتمسك بالأشياء والمشي، حيث ستنزلق قدميه على الأرض لو لم يكن هناك قوة احتكاك.
لو لم يكن هناك قانون الاحتكاك، لتفككت الجبال ونزلت التربة منها.
قوانين الاحتكاك
نجد لقوة الاحتكاك بعض القوانين التي تبين مبدأ عملها ومنها:
تتناسب قوة الاحتكاك بشكل طردي مع وزن الجسيم.
عند ثبات وزن كلا الجسمين، فإن مساحة منطقة الاحتكاك لا تحدد قوة الاحتكاك.
تظل قوة الاحتكاك ثابتة بغض النظر عن سرعة الجسم، طالما أن الجسم ليس ساكنًا.
طرق تخفيض الاحتكاك
ـ الأجهزة : تعمل هذه التقنية على تحويل الاحتكاك الانزلاقي إلى دحرجة مثل الأنابيب الدوارة والعجلات.
ـ التقنيات: وهذا مثل ما يستخدمه مهندسين القطارات عندما يجعلون الروابط بين المقطورات رخوة.
ـ الالتحام البارد: يتم ذلك عند وضع سطحين ناعمين جدًا مع إزالة الشوائب، مما يجعلهم يلتصقان ببعضهما ويصعب فصلهما عن بعضهما.
فوائد الاحتكاك
يعمل هذا على تسهيل حركة وسائل المواصلات المختلفة مثل السيارات، ويتم ذلك من خلال إنشاء قوة احتكاك بين العجلات والأرض، كما يساعد على توقف وسائل النقل بشكل آمن.
2ـ يقوم بتثبيت التربة على قمم الجبال وتثبيت البنايات في مواقعها، وبدون الاحتكاك، تكون الحياة سهلة.
يساعد هذا على الوقوف بثبات والمشي بسلاسة من خلال إنشاء قوة احتكاك بين الأقدام والأرض، ويعمل على مساعدة البشر على تحقيق ذلك.
يساعد على الإمساك بالأشياء وعدم إسقاطها باليد، وهو السبب وراء استخدامه.
أضرار الاحتكاك
يساعد على تبديد الحرارة التي تنتج عن الاحتكاك، وهذا هو الفائدة الأساسية الأولى.
يساعد هذاالشيء في انصهار بعض الأجسام، وذلك بفعل الطاقة الحرارية المتولدة، والتي تسبب تشوه الأجسام من الصفات المرافقة لقوة الاحتكاك.
يمكن أن يؤدي التآكل إلى فقدان الكفاءة والقدرة على التحمل للأجسام، ويمكن أن يؤدي أيضًا إلى تلف المعدات والأجهزة بمرور الوقت، مثل تعطل بعض الآلات، وقد يصدر بعض الأصوات المزعجة بسبب التآكل.
حيث يتم ملاحظة أن مبادئ قوة الاحتكاك تعتبر معقدة جدا، وما زاد من هذه التعقيدات هو اكتشاف الفيزياء الحديثة.