تعريف الاحتكاك الساكن وفوائد الاحتكاك والاحتكاك الحركي وعلى ماذا يعتمد معامل الاحتكاك. وهذا ما سنتعرف عليه فيما يلي.
تعريف الاحتكاك الساكن
يسمى الاحتكاك الذي يتسبب في توقف الجسم عن الحركة بالاحتكاك الساكن. ببساطة، يظل الجسم ثابتًا بسبب الاحتكاك الساكن، ويعمل بشكل رئيسي بين سطحين عندما يكون في حالة سكون.
يمكن أن يكون حجم قوة الاحتكاك الساكن صفرًا، ويمكن أن يتراوح مداها من 0 إلى أدنى قيمة للقوة التي قد تسبب الحركة. بسبب الاحتكاك الساكن، سيواجه الجسم مقاومة، مما يمنع الجسم من التحرك في منطقة الميل للأسفل.
الاحتكاك الساكن هو سمة من سمات المخالفات السطحية، والتي يمكن أن تمنع حركة الإنسان. للتغلب على هذا الاحتكاك الساكن، يلزم وجود قوة خارجية لتحريك الجسم على السطح. إن التعبير عن القوة القصوى المطلوبة للتغلب على الاحتكاك الساكن هو حاصل ضرب معامل الاحتكاك الساكن (μs). ولذلك يتم التعبير عن القوة العادية على النحو التالي:
F ق = μs FN
فوائد الاحتكاك
– الاحتكاك الساكن يمنع الانزلاق
وينشأ الاحتكاك عندما يستقر جسم على سطح ما أو يتلامس معه، كالمشي في الشارع مثلاً، أو الصعود إلى قمة جبل. وبدون هذا الاحتكاك الساكن، سوف تنزلق أقدام المشاة كما لو كان يمشي على لوح من الجليد، حيث يكون الاحتكاك الساكن معدوماً أو في حده الأدنى، فيعمل الاحتكاك على خلق قوة لتثبيت القدمين على سطح الأرض، منع السقوط.
– الاحتكاك يساعد على إتمام عمليات اللحام
تحتاج عملية اللحام لعدة أمور أساسية في حياتنا. مثل لحام الجسور وغيرها. كما أن الحرارة الناتجة عن احتكاك الأجسام المراد لحامها تساعد في جعلها أكثر مرونة، ولحامها قبل أن تبرد وتعود إلى طبيعتها الصلبة. يقلل الاحتكاك من الأضرار التي قد تسببها الرياح القوية، حيث أن التضاريس الطبيعية والمباني والأشجار كلها أجسام تصطدم بالرياح، مما يحدث احتكاكاً بينها، مما يقلل من التأثيرات السلبية لهذه الرياح.
– الاحتكاك يحمي الكوكب من النيازك والكويكبات التي قد تدمره
يؤدي احتكاك الغلاف الجوي بالحطام الفضائي إلى إبطاء سرعة هذا الحطام، بل ويمكن أن يؤدي إلى تفككه بالكامل.
– الاحتكاك المنزلق يساعد على توقف المركبات
بعد الضغط على مكابح السيارة، يساعد الاحتكاك المنزلق على توقفها، حيث تضغط المكابح على الجزء الداخلي من أسطوانة المكابح، مما يولد قوة احتكاك تؤدي إلى إبطاء سرعة السيارة. الأمر نفسه ينطبق على المكابح المطاطية للدراجة، وينطبق الشيء نفسه عندما يسمح الاحتكاك لسن قلم الرصاص بالتحرك على الورقة أثناء الكتابة، مما يترك التأثير المطلوب عند استخدامه. – الاحتكاك الدوراني يحافظ على توازن حركة المركبة
تنشأ في الاحتكاك المتداول قوة مضاعفة، والتي تؤثر بدورها على الجزء العلوي من أي جسم على غرار بقية الأجزاء، مثل حركة العجلة في الشارع. تسمى هذه القوة بمقاومة التدحرج أو السحب المتدحرج، ويتم تطبيق هذه القوة على العجلة أثناء تحركها على السطح، مما يمنع البكرات من الانزلاق. علية
– احتكاك السوائل يساعد الطائرات على الطيران والمظلات على الطفو
تنطبق قوة الاحتكاك على الأجسام غير الصلبة مثل الماء والهواء والغازات. للهواء سمك أو احتكاك داخلي يسمى اللزوجة. ويحدث احتكاك السوائل عندما يتلامس الهواء المحيط بجناح الطائرة، على سبيل المثال، مع طبقات الهواء فوقه، مما يؤدي إلى توازن الطائرة ويجعلها مستقرة في الهواء. وهذه القوة يقاومها الجزء الداخلي من المظلة للهبوط. ثابت عندما ينزلق الطائر على الأرض.
على ماذا يعتمد معامل الاحتكاك؟
1- تعمل قوة الاحتكاك دائما على إعاقة الحركة النسبية بين الجسمين المتلامسين.
2- قوة الاحتكاك لا تعتمد على مساحة السطحين المتلامسين، ولا تتغير مع سرعة الجسم المنزلق.
3- زيادة القوة العمودية تعني زيادة القوة التي يضغط بها السطحان على بعضهما البعض.
4- قوة الاحتكاك الحرجة بين سطحين متلامسين تتناسب طرديا مع القوة العمودية (الضاغطة) بين هذين السطحين.
5- بمجرد أن يبدأ الجسم في الحركة، تنخفض قوة الاحتكاك من قيمتها النهائية، وبالتالي تكون هناك حاجة إلى قوة أقل للحفاظ على حركة الجسم.
6- تكون قيمة قوة الاحتكاك الحركي دائما أقل من قوة الاحتكاك الحرجة لنفس المادة.
7- معامل الاحتكاك السكوني S أكبر من معامل الاحتكاك الحركي R لنفس المادة.
8- تعتمد قيمة معامل الاحتكاك على نوع مادة السطحين المتلامسين، حيث يختلف من مادة إلى أخرى. كما يعتمد على طبيعة السطحين من حيث الخشونة والنعومة ودرجة الحرارة ووجود الشوائب أو زيوت التشحيم.
الاحتكاك الحركي
سنعرض مثالاً أولاً (عندما تقود سيارة وترفع قدمك فجأة عن دواسة البنزين فإن حركة السيارة ستتباطأ ولكنها ستستمر في الحركة حتى تضع قدمك على دواسة الفرامل، وهنا سوف تظهر السيارة توقف تماماً، ومن هنا ستظهر قوة الاحتكاك التي جعلت سيارتك تستمر في الحركة بالرغم من رفع قدمك عن دواسة الوقود) ومن هنا يكون مفهوم قوة الاحتكاك.
(تلك القوة التي تظهر عندما يتحرك جسمان متجاوران، أي يتحرك الجسم على سطح الجسم الآخر (المجاور له))