أي اتصال بين جسدين ينتج عنه قوة احتكاك. في هذه الحالة ، لا يهم في الحالة الكلية للمادة التي تكون عليها الأجسام ، سواء كانت تتحرك بالنسبة لبعضها البعض أو في حالة راحة. في هذه المقالة ، سننظر بإيجاز في أنواع الاحتكاك الموجودة في الطبيعة والتكنولوجيا.
بقية الاحتكاك
بالنسبة للكثيرين ، قد تكون فكرة غريبة أن احتكاك الأجسام موجود حتى عندما يكونون في حالة راحة بالنسبة لبعضهم البعض. بالإضافة إلى ذلك ، فإن قوة الاحتكاك هذه هي أكبر قوة بين الأنواع الأخرى. يتجلى عندما نحاول تحريك أي شيء. يمكن أن تكون كتلة من الخشب أو الحجر أو حتى عجلة.
سبب وجود قوة الاحتكاك الساكن هو وجود مخالفات على أسطح التلامس ، والتي تتفاعل ميكانيكيا مع بعضها البعض وفقا لمبدأ ذروة الحوض.
يتم حساب قوة الاحتكاك الساكن باستخدام الصيغة التالية:
Ft1=µt N
هنا N هو رد فعل الدعم الذي يعمل به السطح على الجسم على طول الوضع الطبيعي. المعلمة µtهي معامل الاحتكاك. ذلك يعتمد علىمادة الأسطح الملامسة وجودة معالجة هذه الأسطح ودرجة حرارتها وبعض العوامل الأخرى.
توضح الصيغة المكتوبة أن قوة الاحتكاك الساكن لا تعتمد على منطقة التلامس. يسمح لك تعبير Ft1بحساب القوة القصوى المزعومة. في عدد من الحالات العملية ، Ft1ليس الحد الأقصى. إنه دائمًا ما يساوي القوة الخارجية التي تسعى إلى إخراج الجسم من الراحة.
يلعب احتكاك الراحة دورًا مهمًا في الحياة. بفضل هذا ، يمكننا أن نتحرك على الأرض ، وننطلق منها بنعال أقدامنا ، دون الانزلاق. أي أجسام على الطائرات المائلة إلى الأفق لا تنزلق منها بسبب القوة Ft1.
الاحتكاك أثناء الانزلاق
نوع آخر مهم من الاحتكاك للشخص يتجلى عندما ينزلق جسم على سطح آخر. ينشأ هذا الاحتكاك لنفس السبب المادي مثل الاحتكاك الساكن. علاوة على ذلك ، تُحسب قوته باستخدام صيغة مماثلة.
Ft2=µk N
الاختلاف الوحيد مع الصيغة السابقة هو استخدام معاملات مختلفة للاحتكاك المنزلق µk. المعاملات µkدائمًا ما تكون أقل من المعلمات المماثلة للاحتكاك الساكن لنفس زوج الأسطح المحاكة. في الممارسة العملية ، تتجلى هذه الحقيقة على النحو التالي: تؤدي الزيادة التدريجية في القوة الخارجية إلى زيادة قيمة Ft1حتى تصل إلى قيمتها القصوى. بعد ذلك هيينخفض بشكل حاد بعدة عشرات في المائة إلى القيمة Ft2ويظل ثابتًا أثناء حركة الجسم.
المعامل µkيعتمد على نفس العوامل مثل المعلمة µtللاحتكاك الساكن. قوة الاحتكاك الانزلاقي Ft2عمليًا لا تعتمد على سرعة حركة الأجسام. فقط عند السرعات العالية يصبح ملحوظاً النقصان
يمكن رؤية أهمية انزلاق الاحتكاك في حياة الإنسان في أمثلة مثل التزلج أو التزلج. في هذه الحالات ، يتم تقليل المعامل µkعن طريق تعديل أسطح الاحتكاك. على العكس من ذلك ، فإن رش الطرق بالملح والرمل يهدف إلى زيادة قيم المعاملات µkو µt.
الاحتكاك المتداول
هذا أحد أنواع الاحتكاك المهمة لعمل التكنولوجيا الحديثة. إنه موجود أثناء دوران المحامل وحركة عجلات المركبات. على عكس احتكاك الانزلاق والراحة ، يرجع احتكاك الدوران إلى تشوه العجلة أثناء الحركة. هذا التشوه ، الذي يحدث في المنطقة المرنة ، يبدد الطاقة نتيجة التباطؤ ، ويتجلى كقوة احتكاك أثناء الحركة.
يتم حساب أقصى قوة احتكاك متدحرجة وفقًا للصيغة:
Ft3=d / RN
أي القوة Ft3، مثل القوى Ft1و Ft2، هي يتناسب طرديا مع رد فعل الدعم. ومع ذلك ، فإنه يعتمد أيضًا على صلابة المواد الملامسة ونصف قطر العجلة R. القيمةد يسمى معامل مقاومة التدحرج. على عكس المعاملات µkو µt، d لها أبعاد الطول.
كقاعدة عامة ، تبين أن النسبة الخالية من الأبعاد d / R هي 1-2 أوامر من حيث الحجم أقل من القيمة µk. هذا يعني أن حركة الأجسام بمساعدة التدحرج مواتية بقوة أكبر بكثير من مساعدة الانزلاق. هذا هو السبب في استخدام الاحتكاك المتداول في جميع أسطح الاحتكاك للآليات والآلات.
زاوية الاحتكاك
جميع الأنواع الثلاثة من مظاهر الاحتكاك الموصوفة أعلاه تتميز بقوة احتكاك معينة Ft، والتي تتناسب طرديًا مع N. يتم توجيه كلتا القوتين إلى زوايا قائمة بالنسبة لبعضهما البعض. تسمى الزاوية التي يتشكل منها مجموع المتجه مع الخط العمودي للسطح بزاوية الاحتكاك. لفهم أهميته ، دعنا نستخدم هذا التعريف ونكتبه في شكل رياضي ، نحصل على:
Ft=كN ؛
tg (θ)=Ft/ N=k
إذن ، ظل زاوية الاحتكاك θ يساوي معامل الاحتكاك k لنوع معين من القوة. هذا يعني أنه كلما زادت الزاوية ، زادت قوة الاحتكاك نفسها.
الاحتكاك في السوائل والغازات
عندما يتحرك جسم صلب في وسط غازي أو سائل ، فإنه يصطدم باستمرار بجزيئات هذا الوسط. هذه الاصطدامات ، المصحوبة بفقدان سرعة الجسم الصلب ، هي سبب الاحتكاك في المواد السائلة.
هذا النوع من الاحتكاك يعتمد بشكل كبير على السرعة. لذلك ، عند السرعات المنخفضة نسبيًا ، قوة الاحتكاكتبين أنه يتناسب طرديًا مع سرعة الحركة v ، بينما في السرعات العالية نتحدث عن التناسب v2.
هناك العديد من الأمثلة على هذا الاحتكاك ، من حركة القوارب والسفن إلى تحليق الطائرات.
