نقلتلكم موضوع عن قوى الاحتكاك لتمنى انه يفيدكم
:
هي قوى إعاقة تحدث عندما تتحرك الأجسام على السطوح الخشنة.
فإذا تركنا كرة صغيرة من الزجاج تتدحرج على مستوى أملس فإنها تقطع مسافة أكبر من تلك التي تقطعها على مستوى خشن.
كذلك ندرك سهولة جرّ جسم علىمستوى أملس ، بينما نضطر لبذل مجهود أكبر في جرّه على مستوى خشن.
ولولا قوىالاحتكاك لما استطاع الإنسان أن يحتفظ بتوازنه أثناء السير ، ولما تحركت إطاراتالسيارات إلى الأمام ، ولظلت تدور حول نفسها دون أن تنتقل من موضعها.
وعندما تسير فإنك تحاول دفع الأرض إلى الوراء بقوة ،وهي بالمقابل تقوم برد فعل على قدميكفتدفعك نحو الأمام ، ولذلك تستطيع السير.
وعند انعدام الاحتكاك – مثلاً أرضعليها سائل الصابون – فإننا لا نستطيع أن نتحرك.
ويمكننا تشبيه حركة الإنسان على الأرض بحركة البهلوان على برميل أو كرة حيث يستطيع تدوير البرميل أو الكرة بقدميهوالسير عليهما.
عندما يتحرك جسم أو يحاول الحركة على سطح خشن ، أو في وسط لزج فإنه يخضع لقوة معاكسة لحركته تسمى قوة الاحتكاك .
إن قوةالاحتكاك تعمل دائمًا بحيث تعيق الحركة النسبية بين الجسمين المتلامسين ، وتتجه قوةالاحتكاك بعكس اتجاه حركة الجسم على السطح الخشن ، وتكون موازية لمنطقة التماس بينهما.
قوة الاحتكاك هي قوة رد فعل مماسي ( موازية للسطح( بين سطحين متلامسين وتكون دائمًا معاكسة لاتجاه حركة الجسم.
فوائد الاحتكاك :1- تمكين المخلوقات البرية من المشي أو الزحف على اليابسة .
2-تمكين السيارات والقطارات والعربات وغيرها من الحركة.
3- تمكين الآليات التي تعتمد فيعملها على السيور والكوابح من أداء وظيفتها.
مضار الاحتكاك :
1- التسبب فيتآكل السطوح المتلامسة.
2- التسبب في زيادة استهلاك الطاقة.
3- ارتفاع درجةالحرارة التي قد ينشأ عنها الحرائق والكوارث.
التقليل من الاحتكاك :
يمكن التقليل من الاحتكاك في الآلات بزيادة صقل السطوح ، واستخدام زيوت التشحيم.
أنواع الاحتكاك :
إنّ قوة الاحتكاك لا تنشأ فقط عندما ينزلق جسم صلب على سطح جسم آخر ، وإنما تنشأ أيضًا عندما يتحرك جسم في مائع سواء كان هذا المائع سائلاً أم غازًا .
الاحتكاك بين الأجسام الصلبة إما أنيكون احتكاكًا انزلاقيًا ( في حالة انزلاق جسم على سطح آخر) ، وإما أن يكون تدحرجيًا ( في حالة دحرجة جسم على جسم آخر.
الاحتكاك الإنزلاقي :
هو الاحتكاك الحادث بين الأجسام الصلبة عندما تنزلق فوق بعضهاالبعض.
هناك نوعان من الاحتكاك وهما :
1- الاحتكاك الجاف:
وهو الذي ينشأ بين سطوح الأجسام الجامدة المتلامسة .
2- الاحتكاك الرطب:
وهو الذي ينشأ بين طبقات السوائل والغازات عند جريانها .
طبيعة قوى الاحتكاك :
إنّ طبيعة قوى الاحتكاك تعتمد على عوامل كثيرة كدرجة الحرارةوالرطوبة وغيرها ولكنها تنتج أساسًا من القوى الذرية والجزيئية المتبادلة بين ذراتوجزيئات كل من السطح والجسم وذرات الوسط الموجود فيه ولذا فهي تعتمد على طبيعة كل منهما.
ويرجع العلماء الفيزيائيون منشأ قوى الاحتكاك إلى وجود نتوءات وتجويفات مجهرية في سطوح الأجسام مهما بلغت نعومتها ، وينتج عن تداخل هذه النتوءاتوالتجويفات لكل من السطحين ما يسمى بقوة الاحتكاك.
يمكن تفسير ظاهرةالاحتكاك في ضوء خشونة الأسطح حيث تتخلل نتوءات أحد السطحين أخاديد السطح الآخر ،وبالتالي فإننا نلاقي مقاومة عند محاولة تحريك أحد الجسمين على الجسم الآخر . وهذه المقاومة تظهر في صورة قوة مماسية تعيق الحركة ونطلق عليها اسم قوة الاحتكاك .
وعندما يبدأ أحد الجسمين بالانزلاق فوق الجسم الآخر فإنه لن يتوفر الوقت الكافي للسطحين لكي يتلاحما تمامًا حيث ستكون بعض النتوءات غير متداخلة مع الأخاديد، ونتيجة لذلك فإننا نحتاج إلى قوة أقل للمحافظة على تحرك الجسم من تلك التينحتاجها لجعله على وشك الحركة.
عندما تؤثر قوة غير متزنة فيجسم فإنها تكسبه عجلة باتجاهها، وعندما تكون القوة غير كافية لتحريك الجسم فإنه يظل ساكنا ، وبزيادة هذه القوة تدريجيا يصبح الجسم على وشك الحركة والانزلاق فوق السطح الخشن.
وبقاء الجسم ساكنا خلال فترة زيادة القوة الخارجيةدليل على أن محصلة القوى المؤثرة في الجسم تساوي صفر.
ولهذا نستنتج أن هناك قوةأخرى تؤثر في الجسم وتعمل في اتجاه معاكس لاتجاه القوة المؤثرة ، وإلا لما أمكن للجسم أن يتزن لو كان واقعا تحت تأثير قوة واحدة فقط.
وأن هذه القوة المعاكسة) قوة الاحتكاك ) ليست ثابتة في المقدار بل تزداد تدريجيا كلما زادت القوة المؤثرة ( ق ) حتى تصل إلى حد نهائي .
أي إنه ما لم يبدأ أحد الجسمين في التحرك بالنسبة للآخر فإن قوة الاحتكاك تتغير بحيث تزداد كلما زادت القوة المؤثرة في الجسم وبحيث تبقى القوتان متساويتان.
وعندما يبدأ الجسم بالتحرك فإن قوة الاحتكاك تقل عن أقصى مقدار للاحتكاك.
قوانين الاحتكاك :
أولاً : قوةالاحتكاك السكوني (ح س)إذا بقي الجسم ساكنًا على السطح الخشن مع وجود قوة تحاول تحريكه على السطح الخشن ، فإن الجسم يخضع لقوة احتكاك تسمى قوة الاحتكاك السكوني ويرمز لها بالرمز ( ح س).
قوة الاحتكاك الساكن :
هي قوةالاحتكاك التي تؤثر بين الجسمين في حالة عدم وجود الحركة ، وعندما يكون أحدهما على وشك الحركة أو الانزلاق فوق الآخر.
قوة الاحتكاك الحرج :
هي قوة الاحتكاك النهائية التي تؤثر في الجسم عندما يكون على وشك الحركة.
وتحسب قيمتها من العلاقة:
ح س = س × ق عحيث :
س : معامل الاحتكاك السكوني .
قع : القوة العمودية ( الضاغطة).
ح س : قوة الاحتكاك السكونية .
تتراوح قيمة قوة الاحتكاك الساكن بين الصفر ، عندما لا نحاول تحريك الجسم على السطح الخشن، إلى قيمتها العظمى س × ق ع وذلك عندما يصبح الجسم على وشك الحركة .
ثانيًا : قوة الاحتكاك الحركي ( ح ر)إذا تحرك الجسم فعليًا على السطح الخشن فإنه يخضعلقوة معاكسة لحركته تسمى قوة الاحتكاك الحركي (ح ر).
وبمجرد أن يبدأ الجسم فيالتحرك تقل قوة الاحتكاك عن قيمتها النهائية ، وبذلك تلزم قوة أقل لإبقاء الجسم متحركًا.
ويكون مقدار قوة الاحتكاك الحركي ثابتا لنفس المادة وعلى مدى واسع من السرعات ، ويكون مقارها دائما أقل من مقدار قوة الاحتكاك الحرج.
وتحسب قيمتها من العلاقة :
ح ر = ر × ق عحيث:
ر: معامل الاحتكاك الحركي .
ق ع : القوة العمودية ( الضاغطة).
ح ر : قوة الاحتكاك الحركية.
يعتمد كلا من س و ر على طبيعتي الجسم والسطح ويمكن أن يتغير مع درجة الحرارة بينهما والرطوبة وعوامل أخرى إلا أنه لا يعتمد على مساحة الأسطح المتلامسة.
العلاقة البيانية بين قوى الاحتكاك ( ح ) المؤثرة في الجسمالمتحرك على المستوى الأفقي ، والقوة الأفقية ( ش ) التي تؤثر فيهتدريجيًا.
تتراوح قيمة قوة الاحتكاك السكونية ( ح س ) بينالصفر إلى قيمتها العظمى ( الاحتكاك الحرج(
ح س = صفر ( عندما لا نحاول تحريك الجسم على السطح الخشن(
ح س = س × ق ع ( القيمة العظمى للاحتكاك ) وهيعندما يصبح الجسم على وشك الحركة .
ح س = ش عندما نؤثر على الجسم بقوة أفقيةغير كافية لتحريكه أو جعله على وشك الحركة.
الخلاصة :
1- إن قوةالاحتكاك تعمل دائما بحيث تعيق الحركة النسبية بين الجسمين المتلامسين.
2-إنقوة الاحتكاك لا تتوقف على مساحة السطحين المتلامسين ، كما إنها لا تتغير بتغيرسرعة الجسم المنزلق .
3- إن زيادة القوة العمودية تعني زيادة القوة التي يضغطبها كلا السطحين على بعضهما .
4-قوة الاحتكاك الحرج بين سطحين متلامسين تتناسب تناسبًا طرديًا مع القوة العمودية ( الضاغطة ) بين هذين السطحين .
5- بمجرد أن يبدأ الجسم في التحرك فإن قوة الاحتكاك تقل عن قيمتها النهائية ، وبذلكتلزم قوة أقل لإبقاء الجسم متحركًا .
6- قيمة قوة الاحتكاك الحركي تكون دائمًاأقل من قوة الاحتكاك الحرج لنفس المادة .
7- إن مقدار معامل الاحتكاك السكوني سأكبر من مقدار معامل الاحتكاك الحركي ر لنفس المادة8- تتوقف قيمة معامل الاحتكاك على نوع مادة السطحين المتلامسين فهو يختلف من مادة إلى أخرى ، كما يتوقف على طبيعة السطحين من حيث الخشونة والنعومة ، ودرجة الحرارة ، ووجود الشوائب أوزيوت التشحيم.
وللمزيد هذا رابط لموضوع مدعم بالصور :
http://phys215.netfirms.com/chapter2/frc-laws.htm 
الثلاثاء ديسمبر 21, 2010 9:31 am
