العوامل المؤثرة على قوة الاحتكاك نتحدث عنها من خلال مقالنا هذا كما نذكر لكم مجموعة متنوعة أخرى من الفقرات مثل تعريف قوة الاحتكاك وقانون قوة الاحتكاك وفوائد واضرار الاحتكاك.
محتويات المقال
العوامل المؤثرة على قوة الاحتكاك
تعتمد قوة الاحتكاك على العديد من العوامل، ومن أبرزها ما يأتي:
1- حجم القوى بين الجسمين المتلامسين:
إذ لا تعتمد قوة الاحتكاك على مساحة الأسطح المتلامسة في الأجسام المتحركة، أو على السرعة النسبية لتلك الأجسام، وإنما تعتمد على قوى الترابط الناشئة فيما بينها.
2-وزن الجسم:
يؤثر الجسم المتحرك فوق سطح أفقي بقوة للأسفل على ذلك السطح، إذ تكون تلك القوة مساوية لوزن الجسم، إذ تؤدي زيادة وزن الجسم إلى زيادة قوة مقاومته للحركة على الأسطح المتلامسة،فعلى سبيل المثال، فإن قوة الاحتكاك الناتجة عن سحب طاولة موجود عليها ثلاث قطع من القرميد أكبر بثلاث مرات من قوة الاحتكاك الناتجة عن سحب طاولة موضوع عليها قطعة واحدة فقط من القرميد.
3-طبيعة السطح:
يعتمد الاحتكاك على طبيعة الأسطح المتلامسة، إذ إن الأسطح الخشنة ستحتاج إلى قوة أكبر لتحريكها عما إذا كانت تلك الأسطح ناعمة، إذ إن قوة الاحتكاك تقل مع زيادة نعومة الجسم إلى درجة معينة، أما إذا تجاوزت تلك الدرجة فإن الاحتكاك يزداد فعليًا بين سطحين أملسين للغاية نتيجة زيادة قوى الكهرباء السكونية بين جزيئاتها.
تعريف قوة الاحتكاك
– تُعرف قوة الاحتكاك بأنها مقاومة حركة جسم بالنسبة لحركة جسم آخر، ولا تعد قوة الاحتكاك من القوى الأساسية؛ كقوى الجاذبية أو القوى الكهرمغناطيسية، إذ يعتقد العلماء بأن تلك القوة ناتجة عن الانجذاب الكهرومغناطيسي الناشئة بين الجسيمات المشحونة في السطحين المتلامسين، وقد بدأ العلماء في وضع قوانين للاحتكاك في القرن الرابع عشر الميلادي، إذ أنه ونتيجة لتفاعلاتها المعقدة، فإن وصفها يتطلب العديد من التجارب، ولا يمكن اشتقاقها من المعادلات أو القوانين فقط، وتوجد العديد من الاستثناءات المتعلقة بالاحتكاك، إذ أن الأسطح الخشنة تكون في معظم الأحيان أكثر احتكاكًا من الأسطح المصقولة كألواح الزجاج، إذ تكون تلك الألواح خالية من جميع الجزيئات التي قد تلتصق بقوة مع بعضها البعض.
-ويعد الاحتكاك من القوى التي تقاوم الانزلاق أو التدحرج لجسم صلب فوق الآخر، إذ تستهلك السيارات حوالي 20% من قوة محركاتها في التغلب على قوى الاحتكاك في الأجزاء المتحركة، كما أن السبب الرئيسي للاحتكاك بين المعادن يعود إلى قوى الجذب المعروفة بالالتصاق فيما بينها، وتعد كمية الاحتكاك مستقلة عن منطقة اتصال الأجسام، فعلى سبيل المثال، عند سحب طوبة على طاولة، فإن قوة الاحتكاك هي نفسها سواء أكان الطوب في وضع مستوٍ أو في وضعية أخرى، كما أن الاحتكاك يتناسب مع الحمل أو الوزن الذي يضغط على الأسطح معًا، فعلى سبيل المثال، عند سحب طاولة موضوع كمية كبيرة من القرميد يكون الاحتكاك أكبر مما لو سُحبت طاولة موضوع عليها كمية صغيرة فقط.
قانون قوة الاحتكاك
-ينص “قانون قوة الاحتكاك الأول” على أنّ مقدار الاحتكاك يتناسب مع القوة الطبيعية التي تمارس بين الأسطح، ما هي بالضبط القوة الطبيعية؟ القوة العادية (N) هي قوة دعم يتم إجراؤها على الجسم من خلال السطح الذي يجلس عليه، إنّها القوة التي تمنعك من السقوط من خلال مقعدك عندما تجلس، يمكن أن تتغير القوة العادية بناءً على وزن الجسم وزاوية السطح الموجود عليه “إذا لم يكن السطح مسطحًا”.
-مع زيادة القوة العادية، تزداد قوة الاحتكاك أيضًا بشكل متناسب، هذا هو السبب في صعوبة دفع الأشياء الثقيلة أكثر من الأشياء الخفيفة، على الرغم من أنّ قوة الاحتكاك تعتمد على القوة العادية، فإنّ قانون الاحتكاك الثاني ينص على أنّ قوة الاحتكاك لا تعتمد على منطقة التلامس بين الجسم والسطح، تخيل أنّك قلبت صندوقًا بحيث كان القليل منه ملامسًا للأرض، هل سيغير ذلك القوة الطبيعية؟ لا! لا يزال الصندوق يزن كما هو، لذلك لا تتغير القوة الطبيعية، حتى لو تغيرت منطقة التلامس.
-ينص قانون الاحتكاك الثالث على أنّه بالإضافة إلى القوة الطبيعية، تعتمد قوة الاحتكاك أيضًا على نوع الأسطح الملامسة، على سبيل المثال، أنت تعلم أنّه إذا حاولت دفع صندوق ثقيل على أرضية مغطاة بالسجاد، فسيكون من الصعب دفعه أكثر ممّا لو دفعته على أرضية ناعمة، هذا لأنّ قوة الاحتكاك بين الصندوق والسجاد الخشنة أكبر بكثير من قوة الاحتكاك بين الصندوق والأرضية الملساء.
-لقياس تأثير الأسطح المختلفة على قوة الاحتكاك كميًا، يمكنك حساب معامل الاحتكاك، معامل الاحتكاك هو رقم لا يحتوي على وحدات تعتمد على خشونة السطحين المتصلين، رمز معامل الاحتكاك هو الحرف اليوناني (mu)، ويتراوح عادةً بين (0-1)، سيكون للأسطح الملساء معامل احتكاك أقرب إلى الصفر، وسيكون معامل الاحتكاك للأسطح الخشنة أقرب إلى واحد.
فوائد واضرار الاحتكاك
الفوائد
1-يساهم في تثبيت التربة على قمم الجبال، وتثبيت البنايات مكانها، ومن دون الاحتكاك، ستكون الحياة عبارة عن مزلجة.
2-يساعد البشر على الوقوف على أقدامهم بشكل ثابت، كما يساعدهم على السير، من خلال إنشاء قوة احتكاك بينهم وبين أقدامهم.
3-يسهل حركة وسائل المواصلات المختلفة، مثل السيارات، من خلال إنشاء قوة احتكاك بين الأرض والعجلات، كما يساعد وسائل النقل على التوقف بشكل آمن.
4-يساعد البشر في إمساك الأشياء بأيديهم، وعدم إسقاطها.
الاضرار
1-تظهر الحاجة إلى استهلاك المزيد من الطاقة للتغلب على قوة الاحتكاك التي ينتج عنها بطء حركة الأجسام والحرارة العالية، وبالتالي استهلاك المزيد من الموارد، وقد يكون ذلك غير ممكن اقتصاديًا.
2-ينتج عن قوة الاحتكاك الأصوات العالية والتي قد تكون مزعجة في غالب الأحيان نتيجة تصادم الأجزاء المتحركة في الآلات بعضها مع بعض، الأمر الذي يحتاج إلى الابتعاد عن المناطق التي تستخدم الآلات الثقيلة ذات الصوت العالي.
3-ينشأ عن قوة الاحتكاك الحرارة، وتلك الحرارة في معظم الأحيان قد تكون غير جيدة، إذ يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة حرارة الأجهزة المختلفة نتيجة الاحتكاك بين مكوناتها إلى إبطائها أو تعطلها عن العمل.
4- تساعد قوة الاحتكاك على إبطاء حركة المركبات، وعلى الرغم من فائدتها تلك، إلا أنها قد تعيق العديد من الأمور، فنتيجة وجود الاحتكاك في الهواء تجعل من الصعب على المركبات الفضائية الوصول إلى السرعة المطلوبة لتنطلق نحو الفضاء.
5-تؤدي قوة الاحتكاك إلى تآكل الأجسام، فعلى سبيل المثال، عند استخدام الحذاء للمشي على الطرقات لفترة طويلة من الزمن، سينتج عنه تآكل أسفل الحذاء نتيجة الاحتكاك مع الطريق.
