العوامل المؤثرة على الاحتكاك

بدأ العلماء في تجميع القوانين التي تخص الاحتكاك في القرن الرابع عشر ، ولكن نظرًا لأن التفاعلات معقدة للغاية ، فإن وصف قوة الاحتكاك يتطلب عادةً تجارب لا يمكن اشتقاقها من المعادلات أو القوانين فقط.

يعتمد الاحتكاك على نعومة أو خشونة السطحين اللذين يتلامسان مع بعضهما البعض وهم:

طبيعة السطحين من حيث نالنعومة أو الخشونة .

القوة التي يضغط بها سطحان معًا.

عندما يكون السطحان الملامسان ناعمان فإن الاحتكاك بينهما سيكون صغيرًا لأن تشابك الأسطح الملساء أقل وكلما زادت درجة خشونة السطحين في الاتصال مع بعضهما يزداد الاحتكاك أيضًا.عندما يكون السطحان المتصلان ببعضهما خشنين للغاية فسيكون الاحتكاك بينهما كبيرًا جدًا لأن تشابك السطح الخشن كبيرًا.اعتماد الاحتكاك على القوة التي يضغط بها سطحان معًا ينتج الاحتكاك عن تشابك السطحين عند وضع جسم على جسم آخر , وإذا تم الضغط على سطحي الأشياء بقوة أكبر سيزداد من الاحتكاك.يعتمد الاحتكاك جزئيًا على نعومة الأسطح الملامسة ، وهناك حاجة إلى قوة أكبر لتحريك سطحين بعيدًا عن بعضهما البعض إذا كانا خشنين أكثر من كونهما ناعمين. ومع ذلك ، يقل الاحتكاك بسلاسة.يزداد الاحتكاك بالفعل بين سطحين أملسين للغاية بسبب زيادة القوى الكهروستاتيكية بين ذراتهما. لا يعتمد الاحتكاك على مساحة السطح الملامس بين الأجسام المتحركة أو ضمن حدود معينة على السرعة النسبية للأجسام. ومع ذلك ، فإنه يعتمد على حجم القوة.عندما يتحرك الجسم فوق سطح أفقي ، فإنه يضغط للأسفل على السطح بقوة تساوي وزنه أي لسحب الجاذبية عليه .

ما هو الاحتكاك

الاحتكاك هو مقاومة حركة جسم متحرك بالنسبة لشيء آخر. إنها ليست قوة أساسية ، مثل الجاذبية أو الكهرومغناطيسية.يعتقد العلماء أن الاحتكاك هو نتيجة الجذب الكهرومغناطيسي بين الجسيمات المشحونة في سطحين ملامسين.لكل قاعدة عامة حول الاحتكاك ، هناك العديد من الاستثناءات. على سبيل المثال ، في حين أن سطحين خشنين يحتكّان ببعضهما البعض يحتويان في بعض الأحيان على المزيد من الاحتكاك .إن السطحين اللذين يكونان بسَلاسة شديدة (مثل ألواح الزجاج) يكون تم تنظيفها بعناية من جميع جزيئات السطح التي قد تلتصق ببعضها البعض بقوة شديدة.

أنواع الاحتكاك

هناك نوعان رئيسيان من الاحتكاك هما

الاحتكاك الساكن

الاحتكاك الحركي.

يعمل الاحتكاك الساكن بين سطحين لا يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض ، بينما يعمل الاحتكاك الحركي بين الأشياء المتحركة.في السوائل الاحتكاك هو المقاومة بين الطبقات المتحركة للسائل ، والتي تعرف أيضًا باللزوجة. بشكل عام ، تكون السوائل اللزجة أكثر سمكًا ، لذلك يحتوي العسل على احتكاك سائل أكثر من الماء.يمكن أن تتعرض الذرات الموجودة داخل مادة صلبة للاحتكاك أيضًا. على سبيل المثال ، إذا تم ضغط كتلة صلبة من المعدن ، فإن جميع الذرات داخل المادة تتحرك ، مما يخلق هذا الشيء احتكاكًا داخليًا.في الطبيعة لا توجد بيئات خالية من الاحتكاك تمامًا حتى في الفضاء قد تتفاعل جسيمات دقيقة من المادة مما يسبب الاحتكاك. الاحتكاك الناتج عن الدوران وهو الاحتكاك الناتج عن تماس جسم دوّار بجسم آخر.

تعريف معامل الاحتكاك

هي القوة المقاومة التي تحدث أثناء تحريك سطحين متلاصقين في اتجاهين متعاكسين . إذا قام جسمان صلبيّان بالاحتكاك فيما بينهما فإنه سوف يولّد قوة احتكاك حركية و هذا الشيء يوازي عددًا كسريًا للقوة العمودية الناتجة بين سطحين هذين الجسمين و هو ما يمكننا الوصول إليه خلال معامل الحركة.أنواع معامل الاحتكاكاثنين من الأشياء الصلبة تتحرك ضد بعضها البعض مايسمى الاحتكاك الحركي. في هذه الحالة ، يكون الاحتكاك جزءًا من القوة العمودية التي تعمل بين شيئين .بشكل عام ، القوة مستقلة عن منطقة التلامس ولا تعتمد على سرعة تحرك الجسمين. يعمل الاحتكاك أيضًا في الأشياء الثابتة. يمنع الاحتكاك الساكن الأشياء من الحركة وهي بشكل عام أعلى من قوة الاحتكاك التي يعاني منها نفس الجسمين عند تحركهما بالنسبة لبعضهما البعض. الاحتكاك الساكن هو ما يحافظ على صندوق ما في الأعلى من الانزلاق إلى الأسفل.

تطبيقات على الاحتكاك

يلعب الاحتكاك دورًا مهمًا في العديد من العمليات اليومية. على سبيل المثال ، عندما يتم احتكاك جسمان معًا ، يتسبب الاحتكاك في تحويل بعض طاقة الحركة إلى حرارة. هذا هو السبب في أن احتكاك العصي معًا سيؤدي في النهاية إلى اندلاع حريق.الاحتكاك مسؤول أيضًا عن التلف على الدراجة والأجزاء الميكانيكية الأخرى. لهذا السبب يتم استخدام مواد التشحيم أو السوائل غالبًا لتقليل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة.مثال آخر وهو عن السيارات إذا كانت السيارة تسير فوق سطح أملس وكانت عجلات السيارة ملساء أيضًا فإن السيارة سوف تستمر في المشي دون توقف حتى و إن حاولنا إيقافها فإن لهذا السبب تم تصنيع عجلات السيارات بسطح خشن من أجل أن يتم احتكاكها مع الطريق.

قوانين الاحتكاك

أول قانون للاحتكاك يقول أن كمية الاحتكاك تتناسب مع القوة العادية. القوة التي تمنعك من السقوط من خلال مقعدك عند الجلوس.

يمكن أن تتغير القوة الطبيعية بناءً على وزن الجسم وزاوية السطح الذي يعمل عليه (إذا لم يكن السطح مسطحًا).

كلما زادت القوة العادية زادت قوة الاحتكاك بشكل متناسب و هذا هو السبب في صعوبة دفع الأجسام الثقيلة أكثر من الخفيفة.

القانون الثاني على الرغم من أن قوة الاحتكاك تعتمد على القوة العادية ، إلا أن قانون الاحتكاك الثاني ينص على أن قوة الاحتكاك لا تعتمد على منطقة التلامس بين الجسم والسطح. تخيّل إذا أدرت صندوقًا بحيث يلامس أقل جزء منه الأرض. هل هذا سيغير القوة العادية؟ لا! لا يزال الصندوق يزن نفسه ، لذلك لا تتغير القوة العادية ، حتى لو تغيرت منطقة التلامس.

و القانون الثالث للاحتكاك يقول أنه بالإضافة إلى قوة طبيعية و قوة الاحتكاك يعتمد أيضًا على نوع من الأسطح المُلامسة . على سبيل المثال إذا حاولنا دفع صندوق ثقيل عبر أرضية مُغطاة بالسجاد , فسيكون من الصعب دفعه أكثر من أثناء دفعه عبر أرضية ناعمة.

و ذلك لأن قوة الاحتكاك بين الصندوق و السجاد الخام أكبر بكثير من قوة الاحتكاك بين الصندوق و الأرضية الملساء.

تتناسب قوّة الاحتكاك تناسبًا طرديًا مع وزن الجسم.

قوة الاحتكاك لا تتأثر بسرعة الجسم بشرط ألّا يكون الجسم ساكنًا.

مساحة نقطة التماس لا تحدد قوة الاحتكاك في حال ثبات الجسمين.

وظيفة الاحتكاك

وظيفة الاحتكاك هي التقليل من سرعة الجسم المتحرك حتى يتم إيقافع تمامًا.

عندما تكون قوة الاحتكاك ضعيفة فإن الجسم سوف يتحرك مسافة أطول.

في القرن الخامس عشر ميلادي قام العلماء بوضع قوانين التماس , ولكن قوانين التماس لم يتم تأكيدها بالتجارب و لكنه قد تم تأكيدها بشكل نظري.كاان من المعتقد قديمًا أن قوة الاحتكاك تتناسببشكل طردي مع كتلة الجسم أي بمعنى كلما زادت كتلة الجسم فإن قوة الاحتكاك سوف تزيد. في الفيزياء الحديثة الأمر يختلف تمامًا لأنه تم دراسة قوة الاحتكاك بين الذرات و الجزيئات.[1]