تعريف قوة الاحتكاك

2023-08-06 01:31:13 (اخر تعديل 2024-09-09 11:28:33 )

الاحتكاك

تُعرّفُ قوة الاحتكاك على أنّها القوة التي تقاومُ تحرّكَ سطح عن سطحٍ آخر، بمعنى أنّها القوة الموجودة بين السطحين المتلاصقين عند تحرّكهما باتجاهين متعاكسيْن، وذلك عندما تقوم قوةٌ ضاغطةٌ بالضغط على الجسمين مثل وزن أحدهما، وينتج عن تحرّكِ الجسمين واحتكاكهما كميةٌ من الحرارة، وهذا الاحتكاك لا يقتصر على المواد الصلبة، بل يحدثُ بين المواد السائلة، والغازيّة، أو خليط منهما.[1]

تكونُ قوّة الاحتكاك دائماً في الاتجاه المعاكس لسرعة الجسم، فإذا تحرّك الجسم إلى اليمين فتكونُ قوة الاحتكاكِ باتجاه اليسار، وإذا تحرك الجسم إلى اليسار تكونُ قوة الاحتكاك باتجاه اليمين، والسببُ وراء وجود هذه القوّة هو وجودُ بعض النتوءات والفجوات بين الأجسام والأسطح.[1]

العلاقة بين خشونة الأجسامِ وقوة الاحتكاك علاقةٌ طرديّةٌ؛ فكلما زادت خشونة السطحين زادت قوى الاحتكاك، بينما تقلّ هذه القوى بين الأجسام الملساء، والمنطقة التي يحدث فيها الاحتكاك هي منطقةٌ صغيرةٌ نسبيّاً، وهي عبارةٌ عن المنطقة التي يكون فيها التلامسُ الفعليّ بين نتوءات الجسم الصغيرة والسطح الذي ينزلقُ عليه الجسم، ويُعبَّر عن قوّةِ الاحتكاك رياضيّاً بحاصل ضرب القوة الضاغطة بين الجسمين في معامل الاحتكاك، أي كما يلي: قوة الاحتكاك = القوة الضاغطة بين الجسمين×معامل الاحتكاك.[1]

أنواع الاحتكاك

من أنواع الاحتكاك ما يلي:[2]

الاحتكاك الساكن: يكونُ الاحتكاك الساكن بين جسمين غير متحرّكين نسبةً إلى بعضهما البعض، وبالتالي فمعامل الاحتكاك الساكن يرمز له بالرمز (µس)، وتكون القوة الأوليّة اللازمة لتحريك الجسم أكبرَ من قوّة الاحتكاك الساكن بشيءٍ بسيطٍ، ويكون معامل الاحتكاك الساكن أكبر من معامل الاحتكاك الحركيّ، ومن الأمثلة على الاحتكاك الساكن وقوفُ السيارة على الشارع دونَ حراك، وذلك بالرغم من شكل العجلات الدائريّ الذي يدور وحدَه إلا أنّ النقطة النسبيّة للحركة ما بين العجلة والشارع تكون ساكنةً بالنسبة للشارع، وبهذا يكون الاحتكاكُ ساكناً وليس حركيّاً.
الاحتكاك الحركيّ: يتكوّنُ الاحتكاك الحركيّ عند تحرك جسميْن نسبةً إلى بعضهما البعض، وبالتالي يحتكُّ الجسمان ببعضهما، ويكون لهما معاملُ احتكاكٍ حركيٍّ يرمز له بالرمز (µح)، ويكون هذا المعامل أقلَّ من معامل الاحتكاك الساكن، ومن الأمثلة عليه ما يلي:
الاحتكاك الانزلاقيّ: وهو الاحتكاك الذي يحصل عند احتكاك جسمين صلبين، مثل: تحريك الكرسي على الأرض، أو الأغراض عن الطاولات.
الاحتكاك المائع: أو ما يُعرف باحتكاك الموائع: وهو الاحتكاك الذي يحصلُ عند تحرّك جسمٍ صلبٍ في مادةٍ سائلةٍ أو غازيةٍ، مثل: مقاومة البحر لحركةِ الغوّاصة.

الطاقة المفقودة بسبب الاحتكاك

عندما يتحرّكُ جسمان بالنسبة لبعضهما لبعض فإنّهما يفقدانِ طاقةً تعتمدُ على معامل الاحتكاك، وتكون هذه الطاقة في الاحتكاك الحركيّ فقط؛ لأنّه لا بدّ من الحركة لفقدانِ الطاقة بسبب الاحتكاك، ويُعبَّر عن هذه الطاقة بمعادلةٍ رياضيّةٍ، هي: U = µح X قع X ف، حيثُ إنّ:[3]

ف: المسافة المقطوعة.
قع: القوة العموديّة.
U: الطاقة المفقودة.