ما هي فوائد الاحتكاك
فوائد الاحتكاك
- القدرة على المشي.
- الكتابة.
- توليد الحرارة.
- إيقاف المركبات المتحركة.
- ثبات الأشياء فوق بعضها.
- إشعال النار.
- نقل الطاقة.
- ارتداء الإكسسوارات.
- الإمساك بالأشياء.
- حرق النيازك قبل وصولها للأرض.
القدرة على المشي:
تساعد قوة الاحتكاك الساكنة على المشي دون انزلاق؛ وذلك من خلال ثبات القدم عند المشي على الأرض بتأثير قوة الاحتكاك بينها وبين الأرض، وبدون هذا التأثير سيتم إنزلاق القدم للخلف، كما أن الاحتكاك يعمل على دفع القدم للأمام عند المشي ويساعد على حركة الجسم، ونلاحظ فائدة الاحتكاك في المشي عند المشي على الجليد أو الأسطح المبللة وكيف تكون هذه العملية معقدة، وذلك بسبب وجود قوة احتكاك أقل بين هذا السطح والقدم.
الكتابة:
من فوائد الاحتكاك الشائعة أنها تساعد في عملية الكتابة على ورقة أو سبورة؛ فعندما يتم إنزلاق القلم على سطح الورقة أو السبورة الخشن –على الرغم من أنه يبدو أملسًا- يسبب تولد قوة الاحتكاك بين جزيئات القلم وجزيئات الورق أو السبورة وبالتالي تتم عملية الكتابة، وإذا كان هناك احتكاك منخفض أو لا يوجد احتكاك -مثل حالة الكتابة على لوح زجاج أو بلاستيك- فلن تتمكن من الكتابة باستخدام أقلامنا العادية.
توليد الحرارة:
قوة الاحتكاك
تعمل على توليد حرارة بين السطحين المحكتين، ويتم استخدام هذه الظاهرة في عدد كبير من العمليات العملية والآلات مثل آلة اللحام التي تتطلب الحرارة، ويمكننا رؤية هذا الظاهرة بشكل عملي عندما نفرك أيدينا كلما شعرنا بالبرد، ويرجع ذلك إلى توليد الحرارة باحتكاك اليدين.
إيقاف المركبات المتحركة
:
ومن فوائد الاحتكاك أيضًا أنه يساعد في إيقاف المركبات المتحركة، وذلك عن طريق الضغط على فرامل المركبة فيسبب الاحتكاك وإبطاء المركبة ثم إيقافها في النهاية، كما يعمل الاحتكاك أيضًا في هذه االحالة على توليد طاقة حرارية ومقاومة حركة العجلات التي تؤدي في النهاية إلى خفض السرعة إلى سرعة أقل أو صفر وتوقف المركبة.
ثبات الأشياء فوق بعضها:
عندما يتم تكديس الأشياء فوق بعضها في مكان ما بهدف تخزينها دون شغل مساحة كبيرة فإنها تظل ثابتة لا تسقط؛ ويرجع ذلك إلى قوة احتكاك الموجودة بين سطحين الجسمين المتلامسين والتي تعمل على مقاومة انزلاقهما، وبالتالي تظل الأشياء فوق بعضها.
إشعال النار:
كان الاحتكاك هو السبب الرئيسي لإكتشاف الإنسان النار في العصور القديمة؛ حيث كان الناس يشعلون النار عن طريق فرك الحجارة ببعضهما أو فرك الأغصان الخشبية الجافة، حيث يعمل ذلك على توليد الحرارة وبالتالي إشعال الشرارة التي تصبح نارًا في النهاية، وفي عصرنا الحالي يتم استخدام عود الثقاب لإشعال النار عن طريق فرك طرف عود الثقاب على الشريط الأحمر على جانب علبة الثقاب، حيث يعمل هذا الاحتكاك بين الجزئين على إنتاج حرارة وشرارة تعمل على إشعال النار في البارود على طرف عود الثقاب.
نقل الطاقة:
يعمل الاحتكاك على نقل الحرارة بين أي جسمين وهو أمر ضروري للعمل السليم لمعظم الآلات، فبدون أن تتولد قوة احتكاك ستنزلق الأجزاء ولن يكون نقل الطاقة أمر سهلًا.
ارتداء الإكسسوارات:
عند إرتداء الإكسسوارات مثل القبعات أو الخواتم أو الأحزمة أو أي جزء من ملابسنا يلتصق على جسمنا، يجب أن تتولد قوة احتكاك حتى تبقى على الجسم، وبدون هذه القوة ستنزلق الاكسسوارات، ونلاحظ ذلك في إرتداء النظارات بشكل خاص؛ حيث تظل النظارات أعلى أنفك بسبب قوة الاحتكاك.
الإمساك بالأشياء:
عند إمساكك بالأشياء مثل المفاتيح أو كتاب، فإن هذه الأشياء تثبت في يدك بسبب قوة الاحتكاك.
حرق النيازك قبل وصولها للأرض:
النيازك هي عبارة عن صخور من الفضاء تدخل الغلاف الجوي للأرض بسبب الجاذبية الأرضية، وتؤدي سرعتها في السقوط إلى تولد قوة احتكاك بينها وبين الهواء، وينتج عن هذه السرعة الاحتكاك تسخين النيزك والغازات المحيطة بالنيزك مما يجعله يحترق في السماء ويظهر لنا على هيئة زخات برق ولا يسقط النيزك على الأرض إلا في حالات نادرة جدًا.[1]
قوة الاحتكاك
القوة التي تقاوم انزلاق أو دحرجة جسم صلب على آخر.
الاحتكاك هو عبارة عن قوة تعمل على مقاومة الانزلاق للأجسام المتلاصقة، وتظهر قوة الاحتكاك في عملية المشي دون إنزلاق؛ حيث تساعد على دفع القدم على الأرض عند المشي دون ان تنزلق، كما توجد قوة احتكاك بين المعادن، والسبب الرئيسي لها هو قوى الجذب بين مناطق التلامس على أسطح المعادن أو قوى الالتصاق، ويتناسب الاحتكاك والقوة الطبيعية بشكل مباشر مع الأسطح الملامسة، ولا تعتمد على صلابة السطح الملامس؛ حيث يقل الاحتكاك الانزلاقي مع زيادة السرعات النسبية، و يزداد احتكاك السوائل مع زيادة السرعة النسبية.[2]
أنواع الاحتكاك
- الاحتكاك الساكن.
- الاحتكاك المنزلق.
- الاحتكاك المتداول.
- احتكاك السوائل.
الاحتكاك الساكن
:
الاحتكاك الساكن هو عبارة عن قوة الاحتكاك بين سطحين موجودان في حالة سكون وراحة، وتكون قوة الاحتكاك الساكنة متساوية في الاتجاه المعاكس عند تطبيق مقدار منخفض من القوة، وعندما يزداد مقدار القوة يتم الوصول إلى أقصى احتكاك ثابت عند نقطة معينة، ويُشار إلى معامل الاحتكاك الساكن بالرمز s، ويعرف معامل الاحتكاك الساكن على أنه حاصل ضرب معامل الاحتكاك الساكن والقوة العادية، وتكون قوة الاحتكاك الساكن أقل من أو تساوي ناتج ضرب معامل الاحتكاك الساكن والقوة العادية.
وفيما يلي أمثلة على الاحتكاك الساكن:
- التزلج على الجليد.
- مسك الأشياء بيدينا.
- كتاب موضوع على طاولة.
- توليد الحرارة عن طريق فرك اليدين معًا.
- مصباح طاولة يستريح على الطاولة.
الاحتكاك المنزلق
:
والاحتكاك المنزلق هو عبارة عن المقاومة التي تنشأ بين أي جسمين عندما ينزلقان ضد بعضهما البعض، ويُرمز إلى معامل الاحتكاك المنزلق بالرمز s، ومعامل الاحتكاك المنزلق هو حاصل ضرب معامل الاحتكاك الانزلاقي والقوة العمودية.
وفيما يلي أمثلة على انزلاق الاحتكاك:
- انزلاق كتلة ما على الأرض.
- بطاقتان تنزلقان ضد بعضهما البعض في مجموعة أوراق اللعب.
الاحتكاك المتداول:
والاحتكاك المتداول هو أضعف أنواع الاحتكاك، وهو عبارة عن القوة التي تقاوم حركة الكرة أو العجلة، ويرمز لمعامل الاحتكاك المتداول بالرمز µr، وتعرف قوة الاحتكاك المتداول على أنها عبارة عن ناتج معامل الاحتكاك المتداول والقوة العادية.
وفيما يلي أمثلة على الاحتكاك المتداول:
- دحرجة الكرة على الأرض.
- عجلات المركبات المتحركة.
احتكاك السوائل
:
من أحد
أنواع الاحتكاك
هو احتكاك السوائل، ويعرف على أنه الاحتكاك الموجود بين طبقات السائل عندما تتحرك بالنسبة لبعضها البعض، وتعتمد قوة احتكاك السوائل على لزوجة السائل.
وفيما يلي أمثلة على احتكاك السوائل:
- تدفق الحبر في الأقلام.
- الاحتكاك الناتج عن السباحة.[3]
تطبيقات الاحتكاك
يلعب الاحتكاك دورًا هامًا في العديد من العمليات اليومية، على سبيل المثال؛ عندما يحتك جسمان معًا، يتسبب الاحتكاك في تحويل طاقة الحركة إلى حرارة، وتتمثل تطبيقات الاحتكاك العملية في التالي:
- قيادة مركبة على سطح خشن.
- استخدام المكابح لإيقاف مركبة متحركة.
- التزحلق على الجليد باستخدام آلة التزحلق.
- المشي على الطريق.
- الكتابة على دفتر/ سبورة.
- تحليق الطائرات.
- وضع مسمار في الجدار.
- إشعال عود الثقاب.
- هو المسؤول عن البلى في تروس الدراجات والأجزاء الميكانيكية الأخرى.
- نفض السجادة بضربها بعصا.[4]