محتويات
قوة الاحتكاك تبذل شغلا موجبا دائما
كلا، قوة الاحتكاك لا تبذل شغلا موجبا دائما، بل يمكن أن تكون سالبة، ويمكن أن تساوي الصفر أيضًا.
أي يمكن أن تكون قوة الاحتكاك:
- ايجابية
- سلبية
- تساوي الصفر
إيجابية: تكون قوة الاحتكاك ايجابية عندما تكون مطبقة بواسطة القوة اذا كانت إزاحة الجسم في اتجاه القوة المؤثرة. مثال على ذلك وجود كتلتين مكدستين فوق بعضهما البعض. اذا بدأت الكتلة السفلية بالتحرك ببطء في اتجاه واحد، فإن قوة الاحتكاك بين الكتلتين تمنع انزلاقهما. تؤثر القوة على الكتلة العلوية في اتجاه حركة الكتلة السفلية.
تتحرك الكتلة العلوي مع الكتلة السفلية، وفي هذه الحالة يكون الشغل المبذول من خلال الاحتكاك موجبًا.
سلبية: تكون قوة الاحتكاك سلبية بواسطة القوة اذا كان اتجاه ازاحة الجسم بعكس هذة القوة. مثال على ذلك، عندما تنزلق هذه الكتلة “البلوك block” على أرض خشنة. قوة الاحتكاك في هذه الحالة تعمل في اتجاه معاكس لجهة حركة الجسم وتحلول إيقافه. وبما أن اتجاه حركة الجسم وقوة الاحتكاك متعاكستان، فإن العمل الذي يتم من خلال الاحتكاك يكون سلبيًا.
تكون قوة الاحتكاك تساوي الصفر: اذا كانت إزاحة الجسم في اتجاه القوة صفرًا. على سبيل المثال، اذا أردت أن تدفع كتلة ثقيلة للغاية عبر أرض خشنة، تجد أن هذه الكتلة لا تتحرك. وذلك لأن قوة الاحتكاك السكوني تعاكس قوتك.
لذلك، بما أن الكتلة لا تتحرك، فتكون قوة الاحتكاك مساوية للصفر، وهذا لا يعني أنه لم يتم بذل أي عمل عن طريق الاحتكاك. [1]
هل قوة الاحتكاك تبذل شغل
نعم، تبذل قوة الاحتكاك شغل، ويمكن أن يكون موجبًا أو سالبًا أو يساوي الصفر. والاحتكاك هو مقاومة لحركة جسم ما، ولا يتم التعامل مع الاحتكاك كقوة أساسية، مثل الجاذبية أو الكهرومغناطيسية. بل يعتقد العلماء أن الاحتكاك هو نتيجة للتجاذب الكهرومغناطيسي بين الجزيئات المشحونة في سطحين متلامسين.
لا يوجد قاعدة واحدة لقوة الاحتكاك، لأن لكل قاعدة استثناءات. وقوة الاحتكاك هي القوة التي تنتج عن سطحين يتلامسان وينزلقان ضد بعضهما البعض.
القوانين الاساسية للاحتكاك هي:
- قوة الاحتكاك تعمل دائمًا بحيث تعيق الحركة النسبية بين الجسمين المتلامسين
- لا تتوقف قوة الاحتكاك على مساحة السطحين المتلامسين ولا تتغير بتغير سرعة الجسم المنزلق
- زيادة القوة العمودية تعني زيادة القوة التي يؤثر بها كلا السطحين على بعضهما
- قوة الاحتكاك بين سطحين متلامسين تتناسب طرديًا مع القوة العمودية
- بمجرد أن يبدأ الجسم الحركة قوة الاحتكاك تقل عن قيمتها النهائية، وبذلك تلزم قوة اقل من اجل استمرار الجسم بالحركة
- تتوقف قيمة معامل الاحتكاك على نوع مادة السطحين المتلامسين فهو يختلف من مادة الى اخرى ويتوقف على طبيعة السطحين من حيث الخشونة والنعومة، ودرجة الحرارة، ووجود الشوائب.
العوامل التي تؤثر على قوة الاحتكاك هي:
- تتأثر هذه القوى بشكل أساسي بنسيج السطح وكمية القوة التي تدفع هذه القوى مع بعضها البعض
- تؤثر زاوية الجسم وموضعه على مقدار قوة الاحتكاك
- اذا تم وضع جسم مسطح على جسم آخر، فإن قوة الاحتكاك تكون مساوية لوزن الجسم
- اذا تم دفع جسم ما نحو السطح، فإن قوة الاحتكاك سوف تزداد وتصبح أكبر من وزن الجسم. [2] [3] [4]
تطبيقات الاحتكاك
نستفيد من الاحتكاك في العديد من التطبيقات، وهي:
- الاحتكاك يجعل عجلات السيارة تتحرك على الرصيف
- يساعد الاحتكاك في أن تمسك عجلات القاطرة بقضبان السكك الحديدية
- لا يمكننا السير بدون الاحتكاك
- الاحتكاك يثبت التربة على سطح الجبال
الاحتكاك يمكن أن يكون قوة مفيدة للغاية لأنه يمنع أحذيتنا من الانزلاق على الرصيف عندما نسير، كما يوقف انزلاق إطارات السيارات على الطريق. وعندما نمشي على الأرض نستفيد من قوة الاحتكاك، لأن الاحتكاك يحدث بين مسار الحذاء والارض. وهذا الاحتكاك يعمل على الإمساك بالأرض ومنع الانزلاق.
هذه الفوائد هي من ضمن الفوائد التي لا تحصى للاحتكاك. لكن مع هذه الفوائد هناك بعض السلبيات مثل الضرر الذي يحدث في الآلات بسبب الاحتكاك، وتحويل جزء كبير من الطاقة الى حرارة، مما يتطلب المزيد من التبريد. [4] [5]
انواع قوة الاحتكاك
- قوة الاحتكاك الساكن
- قوة الاحتكاك الحركي
الاحتكاك السكوني: الاحتكاك السكوني هو القوة التي تحافظ على الجسم في حالة سكون، ويمكن تعريف الاحتكاك السكوني بأنه الاحتكاك الذي يحدث عندما يحاول الأفراد تحريك جسم ثابت على سطح ما، دون أن يستطيعوا تحريكه أو اثاره اي حركة نسبية بين الجسم والسطح الموجود عليه.
يمكن تفسير هذه الحالة بأنها قوة الاحتكاك التي تساوي القوة المطبقة طوال مدة سكون الجسم. زيكون الاحتكاك السكوني ذاتي التنظيم، أي أن الاحتكاك الساكن يكون مكافئ ومعاكس للقوة المطبقة.
نجد في حياتنا اليومية أمثلة متعددة على الاحتكاك الساكن، مثل:
- الأوراق الموضوعة على سطح الطاولة
- سيارة متوقفة على التل
- علامة كتاب داخل كتاب ما [6]
الاحتكاك الحركي: يتم تعريف الاحتكاك بأنه القوة التي تعيق حركة الجسم المنزلق. الاحتكاك الحركي يعتبر جزء من كل شيء، ويتداخل بشكل كبير بين حركة جسمين أو أكثر. تعمل قوة الاحتكاك في الاتجاه المعاكس للجهة التي يريد الجسم الانزلاق فيها.
نجد تطبيق الاحتكاك الحركي في الكثير من التطبيقات في حياتنا اليومية. على سبيل المثال، عندما تضطر السيارة الى التوقف، يتم استعمال الفرامل، وهنا تتعلق حركة الفرامل بشكل كبير بالاحتكاك. واثناء المشي، عندما يريد الشخص أن يتوقف، فإن الاحتكاك يلعب دورًا في هذه العملية أيضًا.
لكن اذا اردنا التوقف في منتصف بركة مائية، فإن الأمر يصبح أصعب قليلًا لأن الاحتكاك في الماء يكون أقل ولا يساعد الشخص بشكل كبير.
هناك الكثير من الامثلة عن الاحتكاك الحركي نشاهدها في الحياة اليومية، وهي:
- يلعب الاحتكاك دورًا كبيرًا في التطبيقات اليومية، مثل فرك جسمين ببعضهما البعض، هذا يؤدي إلى انتاج حرارة كافية لنشوب حريق في بعض الحالات.
- يعتبر الاحتكاك مسؤول عن تآكل الأجهزة والأدوات، لذلك يتم استعمال الزيت لتليين اجزاء الماكينة لأنه يقلل الاحتكاك.[7]
أما عن القوة الأكبر في الاحتكاك فهي:
- مقدار معامل الاحتكاك السكوني أكبر من مقدار معامل الاحتكاك الحركي لنفس المادة
- قيمة قوة الاحتكاك الحركي تكون دائمًا اقل من قوة الاحتكاك السكوني لنفس المادة. [4]
