محتويات
- ما هو الاحتكاك التدحرجي
- معامل الاحتكاك التدحرجي
- أثر الاحتكاك التدحرجي على حركة الأجسام
- فوائد الاحتكاك التدحرجي
- مساوئ الاحتكاك التدحرجي
- أمثلة على الاحتكاك التدحرجي من حياتنا اليومية
- طرق التقليل من الاحتكاك التدحرجي
ما هو الاحتكاك التدحرجي
عندما تقوم بدفع جسم ما مثل الكرة، فإنها تظل تتدحرج لبعض الوقت ثم تتوقف من تلقاء نفسها، ودون حتى أن تصطدم بشيء ما، فما هي القوى التي أثرت عليها، وأدت إلى توقفها؟ الحقيقة هي أن هذه القوة تعرف باسم قوة الاحتكاك الحركي التي تنتج عن تلامس جسم يتحرك بسرعة معينة مع أي سطح أو جسم آخر وتقاوم حركة هذا الجسم، و انواع الاحتكاك هي احتكاك سكوني واحتكاك حركي وهو ما عرفناه سابقًا، وهو ينقسم إلى نوعين:
- احتكاك مانع
ويحدث في حالة تلامس جسم في الحالة الصلبة، مع سائل أو غاز وكمثال عليه الاحتكاك الذي ينشأ عن حركة سفينة في البحر، واحتكاك طائرة بالهواء عند طيرانها، وهي تؤثر على حركة الجسم أيضًا وتؤدي إلى توقفه ما لم تؤثر عليه قوة أخرى مثل محرك الطائرة أو السفينة.
- احتكاك تدحرجي
وهو ينشأ عن احتكاك بين جسمين في الحالة الصلبة مثل تحرك سيارة على طريق أو كوب على منضدة.
أما الاحتكاك السكوني فهو الذي ينتج عن احتكاك جسمين ساكنين ببعضهما ويمنع حركتهما ومثال عليه عندما تحاول تحريك صندوق ثقيل ساكن لكن عندما تقوم بدفعه فإنه لا يتحرك من مكانه، وذلك لأن هناك قوة أثرت عليه ومنعت تحركه وهذه القوة هي قوة الاحتكاك الناتج عن تلامس الأرض مع الصندوق.[1]
معامل الاحتكاك التدحرجي
يرتبط كلٌ من نوعي الاحتكاك بمعامل يسمى معامل الاحتكاك، وهو رقم يعبر عن التناسب بين القوة التي تضغط جسمين وبين قوى الاحتكاك، وليس هناك وحدة قياس معينة لهذا المعامل وهو ليس ثابتًا لكل مادة لأنه يختلف باختلاف الجسمين المتلامسين وطبيعة كل منهما، وهي عوامل تتغير كثيرًا فليست كل الطرق الاسفلتية مثل بعضها وليست ثابتة الخشونة على طول الطريق، وكلما زاد معامل الاحتكاك زادت قوته وقدرته على إيقاف الأجسام، وعلى عكس الشائع لا تؤثر كتلة الجسم أو وزنه على معامل الاحتكاك، لكن العوامل المؤثرة على الاحتكاك هي:
- نوع السطح
اختلاف نوعي السطحين المتلامسين، يشكل اختلافًا في معامل الاحتكاك، لأن هناك معامل احتكاك مختلف لكل مادة عن الأخرى، وكلما زادت خشونة الجسم كلما زاد معامل الاحتكاك له، وعند احتكاكه بالأجسام الأخرى فإنه يتوقف بشكل أسرع، أما السطح الناعم تكون قوى الاحتكاك الذي تنشأ عنه أقل، فدفع جسم على الأسفلت أسهل من دفعه على أرض ترابية، لأن قوي الاحتكاك أكبر في الحالة الثانية.
- مساحة السطح الذي يحتك من الجسم
كلما زادت مساحة السطح الملامس للسطح الآخر زادت قوى الاحتكاك، وبالتالي يكون توقفه أسرع، بمعنى أن دفع جسم ثقيل هو مثل دفع جسم خفيف طالما أنهما مصنوعان من نفس المادة ويتم دفعهما على نفس السطح، وكمثال على معامل الاحتكاك نذكر احتكاك المعدن مع الجليد يكون له معامل احتكاك منخفض لنعومة كل منهما لهذا تنزلق الزلاجات بسهولة على الجليد وتسير بسرعة، لانخفاض قوي الاحتكاك، أما احتكاك الطريق الاسفلتي مع مطاط الدراجات فله معامل احتكاك مرتفع لهذا لا تتحرك الدراجات أو السيارات على الأسفلت إلا بوجود قوة دفع من الموتور أو من حركة رجلي قائد العجلة.
أثر الاحتكاك التدحرجي على حركة الأجسام
- عند زيادة الاحتكاك بين الجسم الساكن والجسم المتحرك فإن سرعة الجسم المتحرك تقل كثيرًا وتقل المسافة التي يتحركها، حتى يتوقف تمامًا ما لم تؤثر عليه قوة أخرى تعادل قوة الاحتكاك، وتجعله يستمر في الحركة.
- في حالة ما كانت القوة التي تؤثر على جسم معين وتجعله يقوم بالتحرك موازية تمامًا لقوة الاحتكاك التي تعاكس حركة الجسم وتحاول إيقافه، فإن الجسم عند يتحرك بسرعة لا تتغير وفي خط أمامي مستقيم دون توقف.
فوائد الاحتكاك التدحرجي
- بدون الاحتكاك لم يكن من الممكن تسيير وسائل المواصلات لأن ايقافها يغدو ممكنًا، لأنه يساعد على الفرملة وتوقف الأجسام التي تسير بسرعة، ولولا وجود قوى الاحتكاك ما كان باستطاعة أي شخص إيقاف سيارته أو دراجته لأن فكرة الفرامل تعتمد أساسًا على قوى الاحتكاك.
- بدون قوى الاحتكاك فإنه عند سقوط أي جسم دائري على الأرض فإنه يستمر في السير إلى الأبد دون أن يتوقف.
- الحصول على طاقة حرارية مفيدة، مثل إشعال النار بحك حجرين أو التدفئة بحك الاطراف الباردة في بعضها.
- يثبت التربة والصخور فوق الجبال، والثمار فوق الأشجار لأنه يعاكس قوى الجاذبية التي تشدها لأسفل.
- يساعد البشر والحيوانات وكل الكائنات الحية على السير، لأنن بدون قوى الاحتكاك قد ينزلقون ويسقطون.
مساوئ الاحتكاك التدحرجي
- تحتاج الأجسام إلى بذل مجهود أكبر للحركة وذلك لخلق قوة أكبر تتغلب على قوى الاحتكاك، وتجعل الجسم يستمر في حركته.
- تحول جزء من الطاقة الحركية إلى حرارة ويتم إهدارها.
- حدوث تلف في الأشياء نتيجة قوى الاحتكاك مثل تآكل عجل السيارات أو الدراجات نتيجة للاحتكاك.
- الاحتياج المستمر لوضع زيوت أو أي شيء يقلل من الاحتكاك وبالتالي يزيد من تكلفة عمل السيارات والآلات المختلفة.
- قد يؤدي الاحتكاك الذي لم يتم ملاحظته إلى اشتعال الحرائق مع خسائر مادية وبشرية.
- الإصابة بالحساسية عند بعض الأشخاص نتيجة لاحتكاك الملابس بالأجسام عند حركتها، وكذلك مرض خشونة الركب الذي يحدث نتيجة نقص السوائل التي تمنع احتكاك غضروف الركبة بالعظام عند حركته مما يؤدي إلى تآكله.
أمثلة على الاحتكاك التدحرجي من حياتنا اليومية
- إشعال النار حيث تتولد الحرارة عند تدليك أو حك حجرين أو حك عود الكبريت بالعلبة وبالتالي تتحول الحركة إلى حرارة.
- الاحتكاك يقلل من حركة بعض المركبات مثل الدراجات والسيارات، ولهذا تحتاج إلى التشحيم للتغلب على قوى الاحتكاك.
- تصنع عجلات السيارات من مادة المطاط الخشن الذي يكون عامل الاحتكاك به كبيرًا حتى يمكن إيقاف السيارة بالفرامل، وخاصة في الطرق الزلقة، ويتم تصنيع بسرعات عالية للتغلب على قوى الاحتكاك.
- تطبق مبادئ الاحتكاك في السيارات ولذلك يتم تصنيع اطارات السيارات من مادة خشنة حتى تحتك بالأسفلت عند استعمال الفرامل مما يجعل السيارة تقف على الفور، إذا كان الطريق أملس وكذلك إطار السيارة وبالتالي يؤثر ذلك على قوة الاحتكاك حيث تكون قوة احتكاك بين الجسمين ضعيفة مما يجعل السيارة تسير لمسافات أطول قبل الوقوف.
- صنع قبضان السكك الحديدية من معدن ناعم يسهل انزلاق القطارات عليه عند حركته.
طرق التقليل من الاحتكاك التدحرجي
- تزييت السيارات والدراجات وأي أجهزة او آلات تدور، ويحدث احتكاك بين أجزائها مثل آلات الإنتاج في المصانع وعمل ذلك بشكل دوري لتقليل قوى الاحتكاك التي ينتج عنها حرارة قد تسبب فساد الأجهزة أو احتراقها أو توقفها.
- تصميم الآلات الحركية بشكل انسيابي يقلل من الاحتكاك مع الأجسام الأخرى.
- وضع مواد أخرى تقلل من الاحتكاك بين الأجسام مثل الفلين.
- استخدام أجهزة تستفيد من الاحتكاك في تحويله لطاقة حركية مثل العجل.
- إزالة الشوائب الموجودة بين سطح ناعم وآخر بحيث يبدوان وكأنهما متلاقين لا ينفصلان حتى عند الحركة مثلما يحدث في لعبة القطار الكهربائية للأطفال.
- يمكن استخدام طرق التبريد المختلفة للتبريد الأجسام التي أدت الحرارة الناتجة عن الاحتكاك إلى ارتفاع درجة حرارتها.
رد مع اقتباس