إذا كنت تريد عزيزي القارئ معرفة أذكر ما تعرفه اتجاه قوة الاحتكاك ؟، فإننا سوف نُجيبك من خلال مقالنا عن هذا التساؤل المتداول عبر محركات البحث بشكل كبير في الآونة الأخيرة، فقد أثار هذا السؤال فضول العديد من الناس لمعرفة مفهوم قوة الاحتكاك.
ولا سيما أنه يُمكننا من موقعنا، أن نُجيب عن سؤالكم، بالإضافة إلى توضيح ما هي قوة الاحتكاك، و معرفة أنواعه مع عرض الطرق المطلوبة لتخفيض قوة الاحتكاك، إلى جانب توضيح القانون الخاص بهذه القوة مع شرح كيفية حساب معامل الاحتكاك وتعريفه.
كما نعرض أهمية قوة الاحتكاك وفوائدها، بالإضافة إلى عرض الأضرار المسببة لها أيضاً، حيث سوف تجد كل هذه المعلومات من خلال السطور التالية من هذا المقال، فما عليك سوى متابعتنا.
اتجاه قوة الاحتكاك
تُعتبر قوة الاحتكاك هي القوة التي تعمل على مقاومة تحرك سطح عن سطح أخر، أي أنها القوة التي تنتج من تحريك جسمين متلاصقين لكن في اتجاهات متعاكسة مما يؤدي إلى توليد طاقة حرارية بسبب هذا الاحتكاك.
- يتكون الاحتكاك بين الأجسام بسبب تواجد أسطح خشنة ملئية بالنتوءات، ومن هنا تنتج المقاومة التي يطلق عليها العلماء اسم الاحتكاك، الجدير بالذكر أن الاحتكاك يحدث فيما بين حالات المواد الثلاثة سواء كانت صلبة أو غازية أو سائلة.
- نستنتج مما سبق أن خشونة الأجسام تتناسب تناسباً طردياً مع قوة الاحتكاك، حيث كلما زادت الخشونة بين الجسمين زادت نسبة الاحتكاك بينهما، وكلما قلت الخشونة أي أصبحت الأسطح ملساء قلت نسبة الاحتكاك.
- فيما تتكون قوة الاحتكاك ببين الأجسام في الاتجاه المعاكس لتحريك الجسم نفسه، على سبيل المثال: إذ حركنا صندوق خشبي على الأرض في اتجاه اليمين تتكون قوة الاحتكاك في اتجاه اليسار.
العلاقة بين قوة الاحتكاك الحركي والقوة العمودية
تعتبر القوة العمودية هي القوة العمودية في منطقة التلامس بين أسطح الأجسام المتلاصقة، وتعتمد هذه المنطقة بصورة كبيرة على القوة العمودية بين الجسم نفسه والسطح المنزلق عليه الجسم.
- فيما نستنج أن العلاقة بين القوة العمودية وقوة الاحتكاك الحركية هي علاقة طردية، كما يجدر بنا الإشارة إلى أن في معظم الأحيان تكون القوة العمودية تتعادل مع قوة وزن الجسم نفسة الذي ينزلق بشكل تام على السطح.
- إذ أن قانون الاحتكاك ينص على: أن قوة الاحتكاك تتناسب بشكل طردي مع حجم القوة الطبيعية المتعامدة على السطح، فيما تتمثل القوة العمودية في القوة اللازمة لدفع السطح أو الواقعة عليه.
أنواع الاحتكاك
تنقسم قوة الاحتكاك إلى العديد من القوى المتنوعة، حيث يمتلك الاحتكاك أنواع مختلفة، فهناك كثير من الأمور التي يحدث بها أنواع الاحتكاك والتي لا يعرف الإنسان أنها تمثل قوة احتكاك، على سبيل المثال تحريك الكتب فوق سطح المكتب في المدرسة، أو مقاومة الهواء وغيرها من الأمثلة الكثيرة، فيما جاءت أنواع الاحتكاك على النحو التالي:
الاحتكاك المتحرك
يتكون هذا من النوع من الاحتكاك عندما يتحرك جسمين ويتم بينهم الاحتكاك عن طريق أن يحتك أحدهم بالثاني، على سبيل المثال جر صندوق ثقيل على الأرض، حيث يصبح لكلاً منهما معامل احتكاك حركي نشير إليه بالرمز (µح)، الجدير بالذكر أنه في معظم الأحيان يكون أقل من معامل الاحتكاك الساكن، فيما ينقسم الاحتكاك المتحرك إلى نوعين من الاحتكاك متمثلين في النحو التالي:
- الاحتكاك المنزلق: أو الاحتكاك الانزلاقي هو إحدى أنواع الاحتكاك المتحرك يحدث نتيجة إلى تحريك جسم صلب مع جسم صلب أخر ويحتك كلاً منهما بالأخر، على سبيل المثال تحريك دفتر من على المنضدة.
- الاحتكاك المائع: هو إحدى أنواع الاحتكاك المتحرك ويُسمى باحتكاك الموائع، إذ أنه يحدث نتيجة إلى يحدث نتيجة تحريك جسم صلب في مادة سائلة أو مادة غازية، على سبيل المثال مقاومة الماء للأسماك أو للغطاسين، إلى جانب المثال الأكثر شيوعاً في هذا النوع وهو مقامة الهواء للطائرة في الجو.
الاحتكاك الساكن
يحدث هذا النوع من أنواع الاحتكاك عندما يحتك جسم ساكن بجسم أخر ساكن أيضاً أي أنهما غير متحركين بالنسبة إلى بعضهم، فيما نشير إلى الاحتكاك الساكن من خلال الرمز (µس).
- على سيبل المثال السيارة على الأرض، حيث إن القوة التي تحول دون تحريك عجلات السارة والانزلاق هي قوة الاحتكاك، وهنا يتم تفسير لماذا العجلات التي صُممت لكي تدور تقف بثبات، فهذا بسبب أن النقطة النسبية الحركية بين الأرض وعجلات السيارة تتخذ وضع السكون في هذه الحالة، إذاً يكون الاحتكاك هنا في صورة السكون وليس الحركة.
- الجدير بالذكر أن معامل الاحتكاك في هذا النوع يكون أكبر من المعامل الموجود في الاحتكاك المتحرك، لأن الطاقة اللازمة لتحريك عجلات السيارة مثلاً تكون أكبر من طاقه تحريكها وهي تسير ببطء.
فوائد قوة الاحتكاك
يعتقد معظم الناس أن قوة الاحتكاك هي قوة تعيق حركة الأجسام فقط، وهذه نظرية صحيحة، فعند حساب مقدار الشغل المبذول ضدد الاحتكاك نجد أنه شغلاً مبدداً للطاقة، كما يعمل البشر على تقليل قوى الاحتكاك، بعد كل هذا هل يوجد للاحتكاك فوائد؟.
- نعم، لدى للاحتكاك العديد من الفوائد، على سبيل المثال تحرك القطارات والسيارات والطائرات و غيرها، إذا تخيلنا أنه لا يوجد احتكاك فإن كل هذه الماكينات سوف تسير بشكل جيد للغاية لكنها لن تتوقف أبداً.
- ولذك بسبب اعتماد المكابح المتواجدة في السيارات اعتماداً كلياً مثلاً على قوة احتكاك العجلات بالأرض، وليس السيارات فقط بل الأشخاص أيضاً، حيث إن الإنسان يسير ويتوقف بفضل قوة الاحتكاك بين الأرض وبين الحذاء الخاص به، على سبيل المثال وقوف شخص على أرض جليدية سوف يؤدى إلى انزلاقه لعدم وجود احتكاك كافي لإيقافه.
- كما يعمل الاحتكاك على تثبيت المباني، بالإضافة إلى أن ثبات الجبال هذا بفضل الاحتكاك، حيث نستنتج أن الحياة دون قوة الاحتكاك علمياً تكون حياة مستحيلة تماماً، ولا سيما وجود العديد والعديد من الفوائد في قوة الاحتكاك التي لا تكفي بعض السطور أن تشملها كلها.
أضرار قوة الاحتكاك
قد أشرنا في الفقرة السابقة إلى فوائد الاحتكاك العديدة التي تجعل من الحياة ممكنة، إلى جانب توضح أهميته الكبير، لكننا لا نستطيع أن نغفل أن قوة الاحتكاك تمتلك العديد من المساوئ والأضرار على المدى البعيد.
- من اكثر هذه الأضرار شيوعاً هو تحول الشغل الذي يبذله الجسم أثناء تعرضه لقوة الاحتكاك إلى طاقة حرارية وتشوهات فيه، على سبيل المثال في الماكينات والآلات يقوم الاحتكاك بجعل الجسم يفقد الكثير من الطاقة بلا فائدة من خلال تحوليها إلى حرارة.
- إلى جانب أنه في بعض الأحيان يؤدى الاحتكاك إلى حرارة كبيرة للغاية ينتج عنها ذوبان بعض المواد في الأجسام وتشويهها تماماً، على سبيل المثال إطارات السيارات القديمة، حيث نرى بشكل واضح تأثير قوة الاحتكاك الضارة بها وتشويهها بصورة كلية عن طريق تحولها من أطارات ذات نتوءات تساعد السيارة على التوقف إلى سطح أملس لا يُفيد في أي شئ.
طرق التقليل من قوة الاحتكاك
تم ابتكار العديد من الطرق من أجل تخفيض نسبة قوة الاحتكاك بمعدلات مختلفة، فيما جاءت أهم هذه الطرق على النحو التالي:
- الأجهزة: تعمل هذه الأجهزة على التقليل طاقة الاحتكاك الانزلاقي، على سبيل المثال: العجلات والأنابيب التي تُستخدم في الطائرات من أجل نقل الحقائب والبضائع من مكان إلى آخر.
- التقنيات: هي الطرق التي اخترعها الإنسان من أجل تخفيض نسبة الاحتكاك، على سبيل المثال: التي يستخدمها مهندسين القاطرات في جعل الأماكن التي تربط عربات القطارات ببعضها البعض لينة ورخوة، مما يسمح للقطار بسحب كل مقطورة بصفه منفردة بدلاً من سحبها مجتمعة، وهنا تتوزع نسبة الاحتكاك الكلي مما يؤدى إلى انخفاضها.
- الالتحام البارد: هو عبارة عن وضع سطحين لجسمين على درجة عالية من النعومة حتى أنهم يقتربون بشدة من النعومة التامة من المعدن، بالإضافة إلى إزاله كل الشوائب بينهما عن طريق الفراغ، ومن ثم يلتصقان مع بعضهما البعض مما يؤدى إلى صعوبة انفصالها بدرجة كبيرة وهو ما يُطلق عليه اسم الالتحام البارد.
إلى هنا عزيزي القارئ نصل وإياكم إلى ختام هذا المقال الذي تمحور حول عرض الإجابة عن سؤالكم أذكر ما تعرفه عن اتجاه قوة الاحتكاك ؟، إذ أننا قد تناولنا في مقالنا الإجابة عن سؤالكم، إلى جانب توضيح مفهوم قوة الاحتكاك، كما عرضنا العلاقة بين قوة الاحتكاك الحركي والقوة العمودية، مع شرح أنواع الاحتكاك المختلفة.