نقدم لكم قانون الاحتكاك من خلال هذا المقال، كما نذكر لكم فقرات أخرى متنوعة مثل فوائد الاحتكاك، وأضرار الاحتكاك، ومعلومات عن معامل الاحتكاك.
قانون الاحتكاك
تعتمد قوة الاحتكاك بشكل أساسي على القوة الطبيعية التي يمارسها الجسم على الأسطح التي يقع عليها، كما تعتمد على خصائص السطح، حيث يصف القوة الناشئة بين سطحين عند محاولة تحريك أحدهما على السطح أخرى، وتلك القوة تقاوم الحركة، وفي أغلب الأحيان تنشأ في الاتجاه المعاكس للحركة، فعندما يتلامس سطحان معاً، تتشابك النتوءات الموجودة على كل سطح، وقد تكون هناك قوى تجاذب بين جزيئات الجسم الواحد والجسم الآخر. أخرى، مما يجعل من الصعب تحريك تلك الجثث بسهولة. يمكن حساب قوة الاحتكاك باستخدام القانون؛ س = μ × س، منذ؛ وقح؛ يتم تمثيل قوة الاحتكاك بالنيوتن، μ؛ يمثل معامل الاحتكاك، بينما: يمثل القوة العمودية المؤثرة على الجسم مثلاً؛ عند تحريك قطعة من الخشب على طاولة خشبية يمكن استخدام معامل احتكاك ثابت يتراوح من 0.25 إلى 0.5 للخشب، حيث يوفر الاحتكاك القوة اللازمة لمقاومة الحركة، وبالتالي عند دفع الجسم برفق ثم زيادة دفعه بثبات ، فإن قوة الاحتكاك سوف تزيد إلى قيمتها القصوى.
فوائد الاحتكاك
1- الاحتكاك يقلل من الأضرار التي قد تسببها الرياح القوية
التضاريس الطبيعية والمباني والأشجار كلها أجسام تصطدم بالرياح فيحدث احتكاك بينها مما يقلل من التأثيرات السلبية لهذه الرياح. يحمي الاحتكاك 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.
2- 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.
3- 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.
4- يساعد الاحتكاك 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.
5- 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.
6- 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.
ضرر الاحتكاك
1- إحداث الضوضاء
يؤدي الاحتكاك بالأشياء الملامسة إلى إصدار أصوات مزعجة، ويعاني الناس في المناطق الصناعية من هذه الضوضاء بشكل كبير، والبحث عن طريقة للحد منها ضرورة وحاجة ملحة. يعتبر التشحيم من الإجراءات التي يمكن أن تقلل من أصوات ضجيج الاحتكاك خاصة بعد تلميع الأسطح، ولكن يجب أن يكون التشحيم دورياً لأن المادة تتآكل مع الاحتكاك المستمر.
2- فقدان جزء من الطاقة
يعمل الاحتكاك على تحويل الطاقة من شكل إلى آخر، حيث يؤدي إلى تحويل الطاقة الحركية إلى حرارة عند ملامسة الأجسام المتحركة، وبالتالي يتم فقدان جزء من الطاقة الحركية من النظام. ويعتبر هذا الجزء مفقوداً لأن نتيجة هذه العملية هي تباطؤ الأجسام المتحركة وانخفاض سرعتها الأولية، بالإضافة إلى عدم الاستفادة من الطاقة الحرارية الناتجة، ويمكن مثال حركة الموائع في الأنابيب سيتم تقديمها لتوضيح الفكرة. السوائل التي تتحرك داخل الأنابيب بسرعة معينة معرضة لفقد جزء كبير من طاقتها نتيجة احتكاكها بالأسطح الداخلية الملامسة لها. يتأثر المائع أكثر بدرجة خشونة سطح الأنبوب الداخلي كلما انخفضت سرعته، ولكي يفقد المائع جزءاً من طاقته الحركية، فهذا يعني بالضرورة الحاجة إلى هدر المزيد من الطاقة للمضخات لدفعه من خلاله. الأنابيب.
3-حرائق الغابات
يؤدي الاحتكاك إلى احتمالية اشتعال الحرائق بشكل طبيعي في الغابات. ويحدث ذلك من خلال حركة الرياح السريعة التي تتسبب في احتكاك أغصان الأشجار الجافة بعنف، ثم اشتعالها. ويترتب على ذلك أضرار عديدة، سواء كان هذا الضرر على مستوى البيئة المحيطة بالحرائق أو على مستوى أوسع. تؤدي الحرائق إلى انبعاث الغازات التي تزيد من خطر الاحتباس الحراري وتلوث الغلاف الجوي.
4- تآكل الأجسام الاحتكاكية
يؤدي الاحتكاك في الآلات إلى تلفها إذا تجاوزت الحد المسموح به نتيجة توليد طاقة حرارية بين أجزائها. مثل حركة التروس، والبراغي، والمقابض، فتتآكل. هذه الحرارة قد تحرق الدوائر الداخلية. كما أن وجودها يؤدي إلى توفير المزيد من الطاقة اللازمة لإنهاء العمل المطلوب تنفيذه. وهذا يتسبب في إهدار الكثير من المال على التدابير الوقائية مثل التشحيم. يعتبر التشحيم من الحلول الجيدة للتغلب على الاحتكاك، حيث أنه يساعد على تقليل الطاقة الحرارية المتولدة منه، كما يساهم في امتصاص جزء منها. قد يعتقد البعض أن الأجزاء المصقولة في الآلات لا تتعرض إلا للتآكل الناتج عن الاحتكاك. هذا ليس صحيحا. علميا كل جزء له درجة معينة من الخشونة حتى لو كانت صغيرة. وعادة ما تظهر هذه العيوب عند التجربة، وتسبب العديد من المشاكل. يمكن تطبيق التشحيم عن طريق وضع مادة التشحيم بين الأسطح الملامسة لزيادة كفاءة الماكينة. ويعتبر الزيت عنصراً أساسياً في هذه المادة، ويتم استخدام الزيوت الصناعية. وتستخدم الزيوت المعدنية على نطاق واسع في المجالات الصناعية، بينما نادرا ما تستخدم الزيوت النباتية بسبب ضعف أدائها في المناخات الباردة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن التغلب على أضرار الاحتكاك من خلال الاعتماد على حركة الأجسام المتدحرجة فوق بعضها البعض بدلاً من الانزلاق.
معامل الاحتكاك
معامل الاحتكاك هو كمية تجريبية، أي أنه يجب قياسه تجريبيا ولا يمكن حسابه باستخدام المعادلات الرياضية. كما أن معظم المواد الجافة مع بعضها البعض تعطي معامل احتكاك بين 0.3 و 0.6. ومن الصعب الحصول على قيمة خارج هذه المنطقة. القيمة 0 لمعامل الاحتكاك تعني عدم وجود احتكاك على الإطلاق وأن الجسمين سينزلقان بجانب بعضهما البعض إلى ما لا نهاية. معامل الاحتكاك الساكن أكبر من معامل الاحتكاك الحركي لأن النتوءات والفجوات الموجودة بين أسطح الأجسام المتجاورة تتداخل مع بعضها البعض وتتسبب في مقاومة السطحين للانزلاق. ولكن إذا بدأ الجسم في الانزلاق، فلن يكون لدى السطحين الوقت اللازم للتلامس الكامل مع بعضهما البعض. نرمز إلى ذلك بـ Fr للاحتكاك المقاوم وFm للاحتكاك المتحرك.