أي حركة في الطبيعة والتكنولوجيا ، والتي تنطوي على وجود اتصال جسدي بين الأجسام الصلبة ، تكون مصحوبة بالاحتكاك. في هذا المقال سنقدم أمثلة على قوة الاحتكاك ونبين الحالات التي تلعب فيها دورًا مفيدًا وفي الحالات التي تكون فيها غير مرغوب فيها.
ما هي أنواع الاحتكاك بين المواد الصلبة
في هذه المقالة ، سننظر فقط في أمثلة لقوى الاحتكاك التي تعمل بين الأجسام الصلبة التي لها اتصال جسدي مع بعضها البعض.
أحد أهم أنواع الاحتكاك هو الاحتكاك الساكن. بناءً على الاسم نفسه ، يمكن افتراض أنه يتجلى عندما يستقر جسم على سطح آخر. يعلم الجميع أنه من أجل نقل بعض الأشياء الثقيلة من مكانها ، من الضروري استخدام بعض القوة الخارجية الموجهة على طول سطح التلامس لهذا الكائن والسطح الذي يقف عليه. يتم مواجهة هذه القوة بواسطة قوة الاحتكاك الساكن. يعمل بين الأسطح الملامسة للجسم. ينشأ احتكاك السكون بسبب وجود خشونة على الأسطح الملامسة مهما كانتلم تكن سلسة
النوع الثاني من الاحتكاك الذي سننظر إليه هو الاحتكاك المنزلق. كما أنها تنشأ بسبب الخشونة المذكورة ، عندما تبدأ الأجسام في التحرك بالنسبة لبعضها البعض عن طريق الانزلاق. اتجاه ونقطة تطبيق قوة الاحتكاك الانزلاقي هي نفسها تمامًا مثل الاحتكاك الساكن. الفرق الوحيد بين هذه القوى هو أن قوة الانزلاق دائمًا أقل من قوة الراحة.
النوع الثالث من الاحتكاك ، والذي لا يلعب دورًا أقل في التكنولوجيا من النوعين الأولين ، هو الاحتكاك المتداول. كما يقول اسمه ، يظهر عندما يتدحرج جسم على سطح آخر. يكمن سبب الاحتكاك المتدحرج في تباطؤ التشوه ، مما يؤدي إلى "تشتت" الطاقة الحركية للجسم المتداول. في عدد من الحالات العملية ، تكون قوة الاحتكاك هذه 10-100 مرة أو أكثر أقل من الأنواع السابقة من الاحتكاك.
جميع أنواع قوى الاحتكاك تتناسب طرديًا مع قوة رد الفعل الداعمة التي تعمل بها الأخيرة على الجسم المعني.
ضرر وفائدة قوة الاحتكاك الساكن: أمثلة
من بين جميع أنواع الاحتكاك المسماة ، ربما يكون الاحتكاك الساكن هو الأكثر "غير ضار". الحقيقة هي أنه من الناحية العملية يلعب دائمًا دورًا مفيدًا. النقطة السلبية الوحيدة هي أنها أكبر من الاحتكاك المنزلق. الحقيقة الأخيرة تعني أنه من الضروري في أي بداية للحركة بذل جهد كبير. على سبيل المثال ، لبدء التزلج على الجليد ، عليك أولاً "تمزيقهم" عن سطح الثلج.
هناك العديد من الأمثلةاستخدام قوة الاحتكاك الساكن. دعونا نذكرهم:
- المسامير والبراغي التي تمسك بقوة بجسمين صلبين من الخشب والبلاستيك والمعدن معًا تؤدي وظيفتها من خلال تأثير القوة المعنية.
- سير الإنسان وقيادة السيارات على الطرقات يرجع إلى حقيقة أن الاحتكاك الساكن أكبر من الاحتكاك المنزلق. وإلا فسيكون من الصعب علينا التحرك ، حيث ينزلق الأشخاص والمركبات في مكان واحد.
- أي أجسام تستقر على أسطح مائلة ناتجة عن تأثير الاحتكاك الساكن. إذا لم يكن هذا الأخير موجودًا ، فسيكون من المستحيل وضع فرملة اليد على سيارة على منحدر أو أي عنصر منزلي على طاولة تميل قليلاً إلى الأفق.
انزلاق الاحتكاك وفوائده
على عكس الاحتكاك الساكن ، والذي يلعب دورًا إيجابيًا في حياة الإنسان ، عادة ما يكون الاحتكاك المنزلق قوة ضارة. ومع ذلك ، يمكن إعطاء مثالين على قوة الاحتكاك المنزلقة المفيدة:
- بما أن الاحتكاك الانزلاقي يؤدي إلى تسخين سطح الأشياء (الطريقة الطبيعية والأسهل لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى حرارة) ، يمكن استخدام هذا التأثير لزيادة درجة حرارة الأجسام. لذلك ، في العصور القديمة ، أشعل أسلافنا النار باستخدام الاحتكاك المنزلق.
- عندما يريد السائق إيقاف السيارة ، يضغط على دواسة الفرامل. في هذه الحالة تنزلق أقراص المكابح داخل إطار العجلة وتبطئ دورانها.
انزلاق الاحتكاك الضرر
أمثلة على حركة الاحتكاك المنزلق هي حركة خزانة على الأرض عندما نريد إعادة ترتيبها في غرفة ، وانزلاق المتزلج والمتزلج ، وانزلاق عجلات السيارة عند انسدادها أو عند القيادة على طريق زلق ، انزلاق بين أجزاء الاحتكاك لآليات الماكينات المختلفة.
في كل هذه الحالات ، يلعب الاحتكاك المنزلق دورًا ضارًا. ترجع هذه الأمثلة على ضرر الاحتكاك المنزلق إلى حقيقة أنه يمنع الحركة الميكانيكية و "يأكل" قدرًا معينًا من الطاقة الحركية (الزلاجات ، الزلاجات ، الأجزاء المتحركة من الآلات). بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية إلى تسخين أجزاء الاحتكاك. تؤدي زيادة درجة حرارتها إلى تغيير في التركيب المجهري ، مما ينتهك خصائص المواد. أخيرًا ، الأمثلة المدرجة لقوة الاحتكاك المنزلقة تؤدي إلى تآكل أسطح الاحتكاك ، وظهور أخاديد غير مرغوب فيها عليها ، وترقق.
الاحتكاك المتداول واضراره وفائدته
إذا نظرنا إلى الجذر في مسألة فائدة قوة الاحتكاك المتدحرج ، فقد اتضح أنها غير موجودة على الإطلاق. في الواقع ، يمنع الاحتكاك المتداول دائمًا الدوران الميكانيكي ، ويؤدي إلى تآكل أجزاء العمل وتسخينها غير المرغوب فيه. ومع ذلك ، فإن ظاهرة التدحرج تستخدم على نطاق واسع في الهندسة (المحامل ، عجلات السيارة). يفسر ذلك حقيقة أن قوة الاحتكاك المتدحرج أقل بكثير من قوة الانزلاق المماثلة ، مما يقلل من حجمها بأوامر من حيث الحجم.تأثير ضار.
زيادة و نقصان قوى الاحتكاك
كما رأينا أعلاه في الأمثلة ، فإن قوى الاحتكاك الساكن والمتزحلق مفيدة أحيانًا وأحيانًا ضارة. في هذا الصدد ، لطالما استخدمت البشرية طرقًا لتغيير مقياس الاحتكاك ، سواء في اتجاه زيادة القوة المقابلة أو في اتجاه انخفاضها.
أمثلة رائعة على كيفية زيادة قوة الاحتكاك هي رش الرمل والملح على الجليد على الطرق. نتيجة لهذه الإجراءات ، هناك زيادة في خشونة سطح الجليد ، ونتيجة لذلك ، زيادة في قوى الاحتكاك الساكن والانزلاق.
طريقة أخرى لزيادة القوى المعنية وهي استخدام الأسطح الخاصة. وخير مثال على ذلك هو سطح إطار الشتاء للسيارة الذي يتميز بمداس عميق ووجود مسامير معدنية.
أثناء التزلج ، وكذلك أثناء دوران محامل الآليات المختلفة ، يلعب الاحتكاك دورًا سلبيًا. لتقليله ، يتم استخدام مواد تشحيم خاصة ، تعتمد عادة على الدهون (الشمع ، الليثول).
