محتويات
- الاحتكاك
- أنواع الاحتكاك
- الاحتكاك الساكن
- الاحتكاك الحركي
- قانون الاحتكاك
- معامل الاحتكاك
- فوائد الاحتكاك
- مساوئ الاحتكاك
- طرق تقليل الاحتكاك
الاحتكاك
الاحتكاك هو قوة تقاوم الحركة النسبية ويحدث عند السطح البيني بين الأجسام ، ويحدث أيضًا داخل الأجسام ، كما هو الحال في حالة السوائل ، وتم صياغة مفهوم معامل الاحتكاك لأول مرة بواسطة ليوناردو دافنشي ، ويتم تحديد حجم معامل الاحتكاك من خلال خصائص الأسطح والمناطق المحيطة وخصائص السطح ووجود مادة التشحيم.[1]
أنواع الاحتكاك
ينقسم الاحتكاك لنوعين وهما الاحتكاك الساكن والاحتكاك المتحرك وينقسم الاحتكاك المتحرك لعدة أنواع منهم الاحتكاك الانزلاقي والمائع والمتدحرج ، فيما يلي نتعرف عليهم:
الاحتكاك الساكن
يعمل الاحتكاك الساكن على الأشياء عندما تكون على سطح ، على سبيل المثال ، إذا كنت تتنزه في الغابة ، فهناك احتكاك ثابت بين حذائك والمسار في كل مرة تضع فيها قدمك ، بدون هذا الاحتكاك الساكن ، ستنزلق قدمك من تحتك ، مما يجعل المشي صعبًا ، وهذا هو ما يحدث إذا حاولت المشي على الجليد ، وذلك لأن الجليد يكون زلقًا جدًا ولا يقدم إلا القليل من الاحتكاك ، يساعد هذا الاحتكاك الشخص على المشي ، وأحد الأمثلة على الاحتكاك الساكن الاحتكاك الذي يساعد الناس على تسلق الجدار الصخري ، فالاحتكاك الساكن يمنع أيديهم وأقدامهم من الانزلاق.[2]
الاحتكاك الحركي
يُعرَّف الاحتكاك الحركي بأنه القوة التي تعمل بين الأسطح المتحركة ، والجسم المتحرك على السطح يواجه قوة في الاتجاه المعاكس لحركته ، يعتمد حجم القوة على معامل الاحتكاك الحركي بين المادتين ، ويمكن معرفة الفرق بين الاحتكاك الساكن والاحتكاك المتحرك من خلال المقارنة بين الاحتكاك السكوني والاحتكاك الحركي ، ويمكن تعريف الاحتكاك بسهولة على أنه القوة التي تمنع انزلاق الجسم ، الاحتكاك الحركي هو جزء من كل شيء ويتداخل مع حركة جسمين أو أكثر ، حيث تعمل القوة في الاتجاه المعاكس للطريقة التي يريد الجسم أن ينزلق بها.
إذا كان على السيارة أن تتوقف ، فإننا نطبق المكابح وهذا هو بالضبط مكان الاحتكاك ، أثناء المشي عندما يريد المرء أن يتوقف فجأة ، ولكن عندما يتعين علينا التوقف في منتصف بركة مياه ، تزداد الأمور صعوبة لأن الاحتكاك يكون أقل ولا يمكن أن يساعد المرء كثيرًا ، وينقسم هذا النوع إلى عدة أنواع:[1]
- الاحتكاك الانزلاقي
الاحتكاك المنزلق هو الاحتكاك الذي يؤثر على الأشياء عندما تنزلق فوق سطح ، والاحتكاك المنزلق أضعف من الاحتكاك الساكن ، وهذا هو السبب في أنه من الأسهل تحريك قطعة أثاث فوق الأرض بعد أن تبدأ في التحرك بدلاً من تحريكها في المقام الأول ، يمكن أن يكون الاحتكاك المنزلق مفيدًا ، على سبيل المثال ، يمكنك استخدام الاحتكاك المنزلق عند الكتابة بقلم رصاص ، حيث ينزلق القلم الرصاص بسهولة فوق الورقة ، ولكن يوجد احتكاك كافٍ بين القلم الرصاص والورقة لترك علامة.
- الاحتكاك المتدحرج
الاحتكاك التدحرجي هو احتكاك يؤثر على الأشياء عندما تتدحرج على سطح ، الاحتكاك المتدحرج أضعف بكثير من الاحتكاك المنزلق أو الاحتكاك الساكن ، وهذا ما يفسر سبب استخدام معظم أشكال النقل البري للعجلات ، بما في ذلك الدراجات والسيارات والعجلات ذات الأربع عجلات والزلاجات الدوارة والدراجات البخارية وألواح التزلج.
- الاحتكاك المائع
الاحتكاك المائع هو الاحتكاك الذي يؤثر على الأشياء التي تتحرك خلال السائل ، والسائل هو عبارة عن مادة التي يمكن أن تتدفق وتأخذ شكل الحاوية الخاصة به ، وتشمل السوائل و الغازات ، فإذا حاولت من قبل دفع يدك المفتوحة عبر الماء في حوض أو حمام سباحة ، فقد عانيت من احتكاك السوائل ، يمكنك أن تشعر بمقاومة الماء على يدك ، وعند النظر إلى لاعب القفز المظلي ، فإنه يسقط نحو الأرض بمظلة ، مقاومة الهواء للمظلة تبطئ هبوطه ، كلما كان الجسم المتحرك أسرع أو أكبر ، زاد احتكاك السائل الذي يقاوم حركته ، وهذا هو السبب في وجود مقاومة أكبر للهواء ضد المظلة من جسم اللاعب.[2]
قانون الاحتكاك
هناك خمسة قوانين للاحتكاك وهي:
- احتكاك الجسم المتحرك متناسب وعمودي مع القوة العمودية.
- الاحتكاك الذي يتعرض له الجسم يعتمد على طبيعة السطح الذي يتلامس معه.
- الاحتكاك مستقل عن منطقة التلامس طالما أن هناك منطقة تماس.
- الاحتكاك الحركي مستقل عن السرعة.
- معامل الاحتكاك الساكن أكبر من معامل الاحتكاك الحركي.[1]
معامل الاحتكاك
معامل الاحتكاك هو نسبة قوة الاحتكاك التي تقاوم حركة سطحين متلامسين مع القوة الطبيعية التي تضغط على السطحين معًا ، عادة ما يرمز لها بالحرف اليوناني mu (μ) ،رياضيا ، μ = F / N ، حيث F هي قوة الاحتكاك و N هي القوة العادية ، ونظرًا لأن كلا من F و N يتم قياسهما بوحدات القوة (مثل نيوتن أو رطل) ، فإن معامل الاحتكاك بلا أبعاد ، ومعامل الاحتكاك له قيم مختلفة للاحتكاك الساكن والاحتكاك الحركي.
في الاحتكاك الساكن قوة الاحتكاك تقاوم القوة المطبقة على الجسم ، ويبقى الجسم في حالة سكون حتى يتم التغلب على قوة الاحتكاك الساكن ، وفي الاحتكاك الحركي ، قوة الاحتكاك تقاوم حركة الجسم ، وفي حالة انزلاق الطوب على طاولة خشبية نظيفة ، يكون معامل الاحتكاك الحركي حوالي 0.5 ، مما يعني أن هناك حاجة إلى قوة تساوي نصف وزن الطوب فقط للتغلب على الاحتكاك في إبقاء الطوب يتحرك على طول ثابت ، السرعة ومعامل الاحتكاك الساكن حوالي 0.6 ، ويتم تحديد قوة الاحتكاك وتوجيهها بشكل معاكس لحركة هذا الجسم.[3]
فوائد الاحتكاك
الاحتكاك هو مقاومة حركة جسم يتحرك بالنسبة إلى آخر ، فيما يلي نتعرف بعض فوائد الاحتكاك:
- الاحتكاك مسؤول عن العديد من أنواع الحركة
- يساعدنا على السير على الأرض
- تستخدم الفرامل في السيارة الاحتكاك لإيقاف السيارة
- تحترق الكويكبات في الغلاف الجوي قبل وصولها إلى الأرض بسبب الاحتكاك.
- يساعد في توليد الحرارة عندما نفرك أيدينا.
مساوئ الاحتكاك
- ينتج عن الاحتكاك حرارة غير ضرورية تؤدي إلى هدر الطاقة.
- تعمل قوة الاحتكاك في الاتجاه المعاكس للحركة ، لذا فإن الاحتكاك يؤدي إلى إبطاء حركة الأجسام المتحركة.
- تحدث حرائق الغابات بسبب الاحتكاك بين فروع الأشجار.
- يذهب الكثير من المال إلى منع الاحتكاك والتآكل المعتاد الناتج عن ذلك باستخدام تقنيات مثل التشحيم والتزييت.[4]
طرق تقليل الاحتكاك
توجد العديد من العوامل المؤثرة على الاحتكاك ، فيما يلي نتعرف على طرق تقليل الاحتكاك:
- اجعل الأسطح أكثر نعومة ، حيث تنتج الأسطح الخشنة مزيدًا من الاحتكاك وتقلل الأسطح الملساء من الاحتكاك.
- التزييت طريقة أخرى لجعل السطح أكثر نعومة ، مادة التزليق هي مادة زلقة مصممة لتقليل الاحتكاك بين الأسطح.
- اجعل الكائن أكثر انسيابية ، فالشكل الانسيابي هو الشكل الذي يسمح للهواء أو الماء بالتدفق حوله بسهولة ، مما يوفر أقل مقاومة.
- تقليل القوى المؤثرة على الأسطح ، فكلما كانت القوى المؤثرة على الأسطح أقوى ، زاد الاحتكاك ، وبالتالي فإن تقليل القوى من شأنه أن يقلل الاحتكاك.
- قلل التلامس بين الأسطح ، الكرات هي أفضل شكل لتقليل الاحتكاك لأن القليل جدًا من الجسم الكروي يتلامس مع السطح الآخر
رد مع اقتباس