الاحتكاك هو القوة التي تعارض حركة الجسم. لإيقاف جسم متحرك ، يجب أن تعمل القوة في الاتجاه المعاكس لاتجاه الحركة. على سبيل المثال ، إذا قمت بدفع كرة ملقاة على الأرض ، فسوف تتحرك. قوة الدفع تحركه إلى مكان آخر. تدريجيًا تبطئ الكرة وتتوقف عن الحركة. القوة التي تعارض حركة الجسم تسمى الاحتكاك. في الطبيعة وفي التكنولوجيا هناك عدد هائل من الأمثلة لتطبيق هذه القوة
أنواع الاحتكاك
هناك أنواع مختلفة من الاحتكاك:
نصل تزلج يتحرك عبر الجليد هو مثال على الانزلاق. بينما يتحرك المتزلج حول حلبة التزلج ، يلامس الجزء السفلي من الزلاجات الأرض. مصدر الاحتكاك هو التلامس بين سطح الشفرة والجليد. يحدد وزن الجسم ونوع السطح الذي يتحرك عليهمقدار الانزلاق (الاحتكاك) بين جسمين. يمارس الجسم الثقيل ضغطًا أكبر على السطح الذي ينزلق فوقه ، لذلك سيكون هناك المزيد من الاحتكاك المنزلق. نظرًا لأن الاحتكاك ناتج عن قوى الجذب بين أسطح الأشياء ، فإن مقدار الاحتكاك يعتمد على مواد الكائنين المتفاعلين. جرب التزلج على بحيرة ناعمة وستجد أنه أسهل بكثير من التزلج على طريق وعرة من الحصى
- احتكاك مستريح (تماسك) - القوة التي تحدث بين جسمين متلامسين وتمنع حدوث الحركة. على سبيل المثال ، لتحريك خزانة أو مطرقة مسمار أو أربطة الحذاء ، تحتاج إلى التغلب على قوة الالتصاق. هناك العديد من الأمثلة المتشابهة للاحتكاك في الطبيعة والتكنولوجيا.
- عندما تركب دراجة ، فإن التلامس بين العجلة والطريق هو مثال على الاحتكاك المتدحرج. عندما يتدحرج جسم على سطح ما ، فإن القوة المطلوبة للتغلب على الاحتكاك المتدحرج تكون أقل بكثير من القوة المطلوبة للتغلب على الانزلاق.
الاحتكاك الحركي
عندما دفعت الكتاب على الطاولة وتحرك لمسافة معينة ، واجه احتكاك الأجسام المتحركة. تُعرف هذه القوة باسم قوة الاحتكاك الحركي. يعمل على سطح آخر عندما يحتك سطحان ببعضهما لأن أحد السطحين أو كلاهما يتحرك. إذا وضعت كتبًا إضافية أعلى الكتاب الأول لزيادة القوة الطبيعية ، فستكون قوة الاحتكاك الحركيزيادة
هناك الصيغة التالية: Fاحتكاك=ΜFn.قوة الاحتكاك الحركي تساوي حاصل ضرب معامل الاحتكاك الحركي والقوة العمودية. هناك علاقة خطية بين هاتين القوتين. معامل الاحتكاك الحركي يربط بين قوة الاحتكاك والقوة العمودية. بما أنها قوة ، فإن وحدة قياسها هي نيوتن.
احتكاك ثابت
تخيل أنك تحاول دفع أريكة على الأرض. تضغط عليه بقوة صغيرة ، لكنه لا يتحرك. تعمل قوة الاحتكاك الساكن استجابةً للقوة ، في محاولة للتسبب في حركة جسم ثابت. إذا لم يكن هناك مثل هذه القوة على الجسم ، فإن قوة الاحتكاك الساكن تساوي صفرًا. إذا كانت هناك قوة تحاول إحداث الحركة ، فإن القوة الثانية ستزيد إلى أقصى قيمتها قبل أن يتم التغلب عليها ، وستبدأ الحركة.
صيغة لهذا العرض: Fاحتكاك=ΜsFn.قوة الاحتكاك الساكن أقل من أو تساوي حاصل ضرب معامل الاحتكاك الساكن Μ (s) والقوة العمودية F (n). في مثال الأريكة ، تعمل أقصى قوة احتكاك ثابتة على موازنة قوة الشخص الذي يدفعها حتى تبدأ الأريكة في التحرك.
قياس معاملات الاحتكاك
ما الذي يحدد قوة الاحتكاك؟ في الطبيعة والتكنولوجيا ، تلعب المواد التي تصنع منها الأسطح دورًا معينًا. على سبيل المثال ، تخيل أنك تحاول لعب كرة السلة وأنت ترتدي الجوارب بدلًا من الأحذية الرياضية. ممكنيفاقم بشكل كبير من فرصك في الفوز. يساعد الحذاء على توفير القوة اللازمة للفرامل وتغيير الاتجاهات بسرعة أثناء الجري على السطح. يوجد احتكاك بين حذائك وملعب كرة السلة أكثر من الاحتكاك بين جواربك والأرضية الخشبية المصقولة.
تُظهر المعاملات المختلفة مدى سهولة انزلاق كائن على آخر. قياساتهم الدقيقة حساسة للغاية لظروف السطح ويتم تحديدها تجريبياً. تتصرف الأسطح الرطبة بشكل مختلف تمامًا عن الأسطح الجافة.
الفيزياء: قوة الاحتكاك في الطبيعة والتكنولوجيا
تعاني من الاحتكاك طوال الوقت ويجب أن تكون سعيدًا لأنه ممكن. هذه هي القوة التي تساعد في الحفاظ على الأشياء الثابتة في مكانها ، ولا يسقط الشخص عند المشي. ما هو الاحتكاك؟ في الطبيعة والتكنولوجيا ، يمكن العثور على أمثلة في كل خطوة. قد لا تدرك ذلك ، لكنك بالفعل على دراية بهذه القوة. يحدث في الاتجاه المعاكس للحركة ، ولهذا فهو قوة تؤثر على حركة الأجسام.
عند تحريك الصندوق على الأرض ، يعمل الاحتكاك ضد الصندوق في الاتجاه المعاكس للصندوق. أثناء السير على الجبل ، يعمل الاحتكاك ضد حركتك إلى أسفل. عندما تضغط على الفرامل في السيارة وتستمر في الحركة لفترة ، فإن الاحتكاك يعمل عكس اتجاه الانزلاق ، مما يساعد في النهاية على إيقاف الانزلاق تمامًا.
عندما "يحتك" جسمان ببعضهما البعض ، يتم تعيين القوىالتجاذب بين جزيئات الأشياء يسبب الاحتكاك. في الطبيعة والتكنولوجيا ، يمكن أن يحدث بين أي مراحل للمادة تقريبًا - المواد الصلبة والسوائل والغازات. يحدث الاحتكاك بين جسمين ، مثل الصندوق والأرض ، ولكن يمكن أن يحدث أيضًا بين الأسماك والماء الذي تسبح فيه ، والأجسام التي تسقط في الهواء. للاحتكاك الناجم عن الهواء اسم خاص: مقاومة الهواء
دور الاحتكاك في الطبيعة ، التكنولوجيا ، الحياة
الاحتكاك جزء لا يتجزأ من التجربة الإنسانية. نحن بحاجة إلى الجر للمشي والوقوف والعمل والركوب. في الوقت نفسه ، نحتاج إلى الطاقة للتغلب على مقاومة الحركة ، لذا فإن الكثير من الاحتكاك يتطلب طاقة زائدة للقيام بالعمل ، مما يؤدي إلى عدم الكفاءة. في القرن الحادي والعشرين ، تواجه البشرية التحدي المزدوج المتمثل في نقص الطاقة والاحتباس الحراري من حرق الوقود الأحفوري. وبالتالي ، أصبحت القدرة على التحكم في الاحتكاك أولوية قصوى في عالم اليوم. ومع ذلك ، لا يزال الكثيرون يفتقرون إلى فهم الطبيعة الأساسية للاحتكاك.
الاحتكاك في الطبيعة والتكنولوجيا (الفيزياء) كان دائمًا موضوعًا للفضول. بدأت الدراسة المكثفة لأصل هذه القوة في القرن السادس عشر ، بعد العمل الرائد لليوناردو دافنشي. ومع ذلك ، فإن التقدم في فهم طبيعتها كان بطيئًا ، ويعيقه عدم وجود أداة للقياس الدقيق. قدمت التجارب البارعة التي أجراها العالم كولوم وآخرون معلومات مهمة لوضع الأساس للفهم. بدأت في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن التاسع عشرظهرت المحركات البخارية والقاطرات ثم الطائرات في القرن العشرين. كما يتطلب استكشاف الفضاء فهمًا واضحًا للاحتكاك والقدرة على التحكم فيه.
تم إحراز تقدم كبير في كيفية تطبيق والتحكم في الاحتكاك في تكنولوجيا الطبيعة ، في الحياة اليومية ، من خلال التجربة والخطأ. في بداية القرن الحادي والعشرين ، ظهر بُعد جديد للاحتكاك على نطاق النانو بسبب استخدام تقنيات النانو. يتوسع فهم الإنسان للاحتكاك الذري والجزيئي بسرعة. اليوم ، تتطلب كفاءة الطاقة وإنتاج الطاقة المتجددة اهتمامًا فوريًا حيث يسعى العلم جاهدًا للحد من انبعاثات الكربون. تصبح القدرة على التحكم في الاحتكاك خطوة مهمة في البحث عن تقنيات مستدامة. هذا هو مؤشر كفاءة الطاقة. إذا كان من الممكن تقليل الفاقد غير الضروري للطاقة وزيادة كفاءة الطاقة الحالية ، فسوف يمنح هذا الوقت لتطوير مصادر طاقة بديلة.
أمثلة على الاحتكاك في الحياة
الاحتكاك قوة مقاومة. يعيق حركة جسم آخر من خلال تطبيق بعض القوة. لكن من أين تأتي هذه القوة؟ أولاً ، من الجدير البدء في اعتباره من المستوى الجزيئي. يمكن أن يكون سبب الاحتكاك الذي نراه في الحياة اليومية هو خشونة السطح. هذا ما اعتقده العلماء لفترة طويلة أنه السبب الرئيسي لظهوره.
أبسط أمثلة الاحتكاك في الطبيعة والتكنولوجيا هي التالية:
- عند المشي ، قوة الاحتكاك ذلكيؤثر على النعل ، يمنحنا الفرصة للمضي قدمًا.
- سلم قائم على الحائط لا يسقط على الأرض.
- الناس يربطون أربطة أحذيتهم.
- بدون قوة الاحتكاك ، لن تتمكن السيارات من القيادة ليس فقط صعودًا ، ولكن أيضًا على طريق مسطح.
- في الطبيعة يساعد الحيوانات على تسلق الأشجار
هناك العديد من هذه النقاط ، وهناك أيضًا حالات يمكن أن تتدخل فيها هذه القوة ، على العكس من ذلك. على سبيل المثال ، لتقليل الاحتكاك ، يتم إعطاء الأسماك مادة تشحيم خاصة ، والتي بفضلها ، بالإضافة إلى شكل الجسم الانسيابي ، يمكنها التحرك بسلاسة في الماء.
