انزلاق الزلاجات فوق الجليد بسهولة بسبب قلة قوة الاحتكاك

كتابة: ايمان حسني آخر تحديث: 05 ديسمبر 2022 , 14:20

انزلاق الزلاجات فوق الجليد بسهولة بسبب قلة قوة الاحتكاك بينهما

الاجابة صحيحة، قلة قوة الاحتكاك تؤثر على انزلاق الجليد . 

لماذا انزلاق الزلاجات فوق الجليد بسهولة بسبب قلة قوة الاحتكاك، حيث أن الانزلاق يحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية، ويحدث هذا نتيجة قوة الاحتكاك، وهي قوة ملامسة تؤثر في الاتجاه المعاكس للحركة الانزلاقية بين الأسطح، فالانزلاق هو اتجاه يعاكس اتجاه الحركة، وهناك العديد من الأمثلة التي توضح قوة الاحتكاك، مثلما يحاول الانسان تحريك يده فوق سطح مقعد فسوف يشعر بقوة تمنع هذه الحركة، وإذا تم الدفع بكتاباً فوق سطح طاولة، سيظهر أن هناك اتجاه معاكس، لاتجاه الحركة.

أنواع الاحتكاك

  • الاحتكاك السكوني.
  • الاحتكاك الحركي.
  • الاحتكاك الجاف.
  • احتكاك السوائل.

الاحتكاك السكوني: هناك نوعان من الاحتكاك يسببان منع الحركة، فعند دفع أداة ما إلى سطح طاولة، فإن ما يحدث هو تأثر بنوع الاحتكاك، فيما يعرف بالاحتكاك الحركي، وهو قوة ناشئة، بين سطحين متلامسين، نتيجة انزلاق أحدهما الأخر، وتعتمد قوة الاحتكاك بشكل أساسي على المواد  التي تتكون منها الأسطح، ومن تلك الأمثلة الموضحة، قوة الاحتكاك السكوني، بين الحذاء والرصيف، فهي أكبر من قوة الاحتكاك بين الحذاء والسيراميك.

الاحتكاك الحركي: عند دفع أريكة على أرضية الغرفة، ففي البداية سيحدث الدفع، ولكنها لن تتحرك، وذلك لأن هناك قوة أفقية، تؤثر على الأريكة، وهذه القوة لابد أن تعاكس، القوة التي تؤثر عليها، وفي نفس الوقت تساويها في المقدار، طبقا لقانون نيوتن، أي أن الاحتكاك السكوني هو القوة، التي تنشأ بين سطحين متلامسين، رغم عدم حدوث أي انزلاق لأي منهما، فربما قد تزيد قوة الدفع، أي أن قوة الاحتكاك في ازدياد، ومن الواضح، أن هناك قيمة هامة وفعلية للاحتكاك السكوني، بالإضافة إلى العلاقة بين الاحتكاك السكوني والحركي، فعندما تصبح القوة المؤثرة أكبر من قوة الاحتكاك السكوني، تتبدل لعملية الاحتكاك الحركي.[1]

الاحتكاك الجاف: الاحتكاك يحدث بين الأسطح الصلبة، ويتم وصف الاحتكاك الجاف بكونه احتكاك حركي، واحتكاك ساكن، مع العلم أن هناك قاعدة تشير إلى التناسب الطردي، بين قوة الطبيعة التي تمارس مع الأجسام الصلبة، مع وجود نمذجة لهذه التفاعلات المختلفة بين المواد، مما يؤدي إلى ما يسمى معامل الاحتكاك، ويعنى بذلك، أن هناك مواد يحدث لها مقاومة بشكل أعلى من حركة المواد الأخرى.

احتكاك السوائل: السوائل لها قوة تعيق التدفق الخاص بالسائل، مما يسبب ما يسمى مقاومة بين سطحين، وإذا كان السطحين، ذات مقاومة عالية، يطلق عليهم مصطلح، اللزوجة العالية أو الدهنية، على سبيل المثال، ما يحدث لتجنب صرير الأبواب، بسبب المفصلات الجافة، التي تحتاج إلى تشحيم، أو عندما تسقط الكرة من الطفل، في دلو ممتلئ بماء، مما يسبب طفو الكرة نتيجة وجود سائل.[2]

قانون قوة الاحتكاك

  • الاحتكاك، هو قوة يحدث لها مقاومة بشكل نسبي، بين الأسطح البينية، ولها قوانين خمسة.
  • قوة الاحتكاك المتعلقة بالجسم المتحرك، تكون عمودية مع القوة العمودية.
  • قوة الاحتكاك التي تتعرض للجسم، بشرط التلامس مع طبيعة السطح بشكل معين.
  • الاحتكاك المستقل عند منطقة التلامس السطحي.
  • استقلال الاحتكاك الحركي، بعيداً عن سرعة الأجسام.[3]

معامل الاحتكاك يعتمد على

  • معامل الاحتكاك الساكن.
  • معامل الاحتكاك الحركي.

معامل الاحتكاك الساكن: يعتمد معامل الاحتكاك على القوة العمودية بين الجسم مع السطح المنزلق، ومعامل قوة الاحتكاك، هو عبارة عن قيمة عددية، لا يوجد لها أبعاد، أي أنه نسبة قوة الاحتكاك، بين الأجسام، مع القوة الضاغطة، ومعامل الاحتكاك الساكن، هو الحد الأقصى في نسبته، لقوة الاحتكاك الساكن ويشار لها (f)، بين الأسطح التى تتلامس، قبل بداية الحركة العادية والتى يطلق عليها (N).

معامل الاحتكاك الحركي: تقاس نسبة الاحتكاك الحركي (f) بين الأسطح، التي تتلامس أثناء التحرك إلى القوة الطبيعية، وهي معامل قسمة الطرفين (F / N)، ومعنى هذا أن معاملات الاحتكاك الخاصة بكل منهما، تعتمد على الأسطح المتلامسة، من أجل تحديد قيمهم التجريبية، وجد أنه معامل الاحتكاك الساكن أكبر من معامل الاحتكاك الحركي، حسب المواد المستخدمة، مثل الجليد على المواد المعدنية، له معامل احتكاك منخفض، نتيجة انزلاق المادتان، مع بعضهما بسهولة، أما عن المطاط، إذا تم احتسابه مع سطح خشن، فالمطاط له معامل قوة احتكاك مرتفع، نتيجة عدم انزلاق، المواد مع بعضها البعض، وعن معدل معاملات الاحتكاك، فهي تتراوح بين صفر إلى واحد وهو أمر قياسي معتاد.[4]

قوة الاحتكاك

من المعلوم أن زاوية الاحتكاك تكون صفر، في حالة الاحتكاك بين الأجسام الملساء، والاحتكاك بين الجسمين الخشنين ينعدم، في حالة إذا كانت كل القوة على الجسمين عمودية، عند نقطة التماس، بالمعادلة التالية (F=N tan(a)=0)، أي أن قوة رد الفعل هي قوة عمودية، فيمكن أن تصل قوة الاحتكاك لقيمة نهائية، عندما تتغير القوة المؤثرة في الجسم، مما يسبب فقدانه أو اتزانه، ومعنى هذا أن الاحتكاك وصل لقيمته العظمى.[5]

فوائد الاحتكاك

  • كثيرًا ما ينظر، إلى قوة الاحتكاك، أنها قوة مبددة، ومعيقة للأجسام وحركتها، وعند حساب الشغل الذي تم بذله ضد الاحتكاك، يتم اعتباره شغل ضائع، ولهذا يتم تغيير العديد من التصميمات الميكانيكية، لتقلل قوة الاحتكاك، مما يساعد على أفضل أداء للآلات والماكينات.
  • لن تستطيع السيارات ووسائل النقل ومنها القطارات أن تتحرك، لأنها تعتمد بشكل أساسي على الاحتكاك، الذي يكثر حدوثه بين الأرض والعجل، فالفرامل تعتمد على الاحتكاك.
  • السير أو الوقوف بشكل سليم، أو الوقوف على الأرض الجليدية، عن طريق الاحتكاك بالأربطة، والحبال.
  • يجعل السيارة وعجلاتها تتحرك على رصيف الأرض، وعجلات القاطرة تسير على  قضبان السكة الحديد، كما أنه يسمح للسير الناقل، بالحركة دون انزلاق.

مساوئ الاحتكاك

  •  الشغل الذي يتم بذله، بواسطة قوة الاحتكاك، من الممكن أن يتم تحويله إلى تشوه، أو حرارة، ففى الآلات، يحدث احتكاك يسبب هدر للطاقة المبذولة.
  • يؤدي الاحتكاك، لذوبان بعض الأجسام، مع التشوه في الأجسام، وهو صفة متواجدة مع الاحتكاك بشكل دائم.
  • يؤثر على خصائص السطح، وقد تتعطل الأجهزة، كما أنه يؤثر على معامل الاحتكاك بنفسه، مثل ما يحدث في إطارات السيارات القديم.
  • تأخر استنتاج القوانين، الخاصة بالحركة، لسنوات متعددة، نتيجة الاحتكاك، ولأن الحرارة التي تتولد عن الاحتكاك، متبددة بشكل سريع.
  • فقدان الأجسام طاقتها، لأنها متحركة، طالما لا يوجد قوة معاكسة لها.

تقليل الاحتكاك

  • يمكن تقليل الاحتكاك عن طريق الاجهزة المستخدمة، في المطارات لنقل الحقائب، مما يؤدي لتحول الاحتكاك الانزلاقي، إلى احتكاك التدحرج.
  • استخدام تقنيات هامة تساعد مهندسو، القطار، لجعل روابط المقصورة، رخوة مما يقلل الاحتكاك الكلي.
  • استخدام المزلقات والزيوت والشحوم، فمعامل الاحتكاك، لحديد متدحرج مثلاً  على الخشب الذي تم وضع زيت له، يقل عن 0.018، لأن الاحتكاك بعتمد على اللزوجة والسرعة الخاصة بالسطح المتحرك.[6]
إشترك
نبّهني عن
guest
0 تعليقات
رد خطي
الإطلاع على كل التعليقات
زر الذهاب إلى الأعلى