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 ال

مقارنة بين الاحتكاك السكوني والاحتكاك الحركي

، و

يمكن 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.[5]