العودة في سنوات الدراسة ، في السابع أو الثامنالفصل ، كل شخص يتعرف على مفهوم جديد للفيزياء الديناميكية - الاحتكاك. ومع ذلك ، فإن الكثيرين ، أثناء نموهم ، ينسون ماهية الاحتكاك وكيف تعمل هذه القوة. دعنا نحاول فهم هذا الموضوع.
تعريف المفهوم
الاحتكاك هو ظاهرة تشملالمعنى التالي: عندما يتلامس جسمان مع بعضهما البعض ، يتشكل تفاعل خاص في مكان اتصالهما ، مما يمنع الجسمين من الاستمرار في التحرك بالنسبة لبعضهما البعض. من الواضح أنه يمكن حساب قيمة تفاعل هذه الهيئات. تميز قوة الاحتكاك بدقة هذا التفاعل كميًا. إذا حدث احتكاك بين المواد الصلبة (على سبيل المثال ، تفاعل كتاب مع رف كتب أو تفاحة مع طاولة) ، فإن هذا التفاعل يسمى الاحتكاك الجاف.
يجب أن نفهم أن الاحتكاك قوة لهاالطبيعة الكهرومغناطيسية. هذا يعني أن سبب هذه القوة هو التفاعل بين الجسيمات التي تشكل هذا الجسم أو ذاك.
ما هو الاحتكاك؟
بسبب تنوع الموجود في عالمنايمكن تحديد كائنات أن لكل منها هيكلها الخاص ولها خصائص فردية. هذا يعني أن التفاعل بين الكائنات المختلفة سيكون مختلفًا. من أجل الفهم الصحيح للجوهر والحل المناسب للعديد من المشاكل في الفيزياء ، من المعتاد تقسيم ثلاثة أنواع من الاحتكاك بشكل تقليدي. لذلك ، دعونا نحلل كل واحد على حدة:
- الاحتكاك الأول هو الاحتكاك الساكن الذي يحدث عندمالا توجد حركة نسبية للجسمين. يمكننا أن نرى أمثلة على ذلك في كل مكان ، لأن القوة الناتجة عن هذا الاحتكاك تحافظ على توازن الأجسام. على سبيل المثال ، البضائع الموجودة على حزام ناقل متحرك ، أو مسمار مدفوع في الحائط ، أو شخص يقف على الأرض.
- انزلاق الاحتكاك هو الاحتكاك الثاني مشروطًا. يتم تحديد قيمة الانزلاق بهذه الطريقة: عندما يتم تطبيق قوة على جسم في حالة توازن ، والتي تكون أكبر من قوة الاحتكاك عند السكون ، تبدأ قوة الاحتكاك المنزلق في العمل ، ويتحرك الجسم من مكانه.
- أخيرا، الاحتكاك المتداولشرح تفاعل هيئتين أحدهماالذي يتدحرج على سطح الآخر. يفسر الاختلاف في الاحتكاك المتدحرج والانزلاقي بحقيقة أنه مع أي حركة ، تتغير مناطق الجسم على طول سطح التلامس ، وبدلاً من الروابط بين الجزيئات المكسورة ، تتشكل روابط جديدة. وفي حالة تدحرج العجلة دون الانزلاق ، تنكسر الروابط الجزيئية عند رفع أجزاء من العجلة بشكل أسرع بكثير من الانزلاق. اتضح أن قوة احتكاك الدوران أقل من قوة الانزلاق.
أين وكيف يمكن استخدام الاحتكاك؟
الاحتكاك ظاهرة لا يمكن الاستغناء عنها ونحن بدونهالن يكونوا قادرين على القيام بأشياء أساسية: المشي أو الجلوس أو مجرد حمل الأشياء في أيديهم. لذلك ، لا تقلل من أهمية الاحتكاك. كما قال الفيزيائي الفرنسي غيوم: "إذا لم يكن هناك احتكاك ، لكانت أرضنا بدون خشونة واحدة ، ستكون مثل قطرة سائل".
ربما يكون أفضل مثال ، وهو الأكثر دقةيميز الاحتكاك ، هو عمل العجلة. حتى في العصور القديمة ، لوحظ أن قوى الاحتكاك المتدحرج أقل بكثير من قوى الاحتكاك المنزلق. إن الفوائد التي لا يمكن إنكارها للاحتكاك المتداول هي التي جعلت الناس يستخدمون جذوع الأشجار أو البكرات لنقل الأحمال الثقيلة والكبيرة. بمرور الوقت ، طور الناس معرفتهم بالخصائص المذهلة للاحتكاك المتداول ، ولاحظوا حركة الأشياء تحت تأثير قوى الاحتكاك ، وأخيراً اخترعوا العجلة! في العالم الحديث من المستحيل تخيل الحياة بدون هذه الأجزاء التي لا يمكن تعويضها ، لأن العجلات هي "المحركات" الثانية في أي وسيلة نقل!
كيف تحسب قيمة قوة الاحتكاك؟
مثل أي قوة أخرى ، فإن قوة الاحتكاك لهاالقيم الصحيحة. من أجل تحديد مقدار القوة المطلوبة للحركة أو أنواع العمل الأخرى بدقة ، من الضروري حساب قوة الاحتكاك الساكن. عادة ما يتم ذلك من قبل المهندسين ، على سبيل المثال ، عندما يبنون مصانع أو يخترعون أجهزة جديدة. ومع ذلك ، حتى تلاميذ المدارس العاديين يواجهون مهامًا معينة حيث يلزم حساب قوة الاحتكاك. لذا ، لحساب قيمتها ، ما عليك سوى استخدام صيغة بسيطة: Fاحتكاك = K * N ، حيث k هي معامل الاحتكاك. تعتمد قيمة جميع المعاملات دائمًا على سطح الكائن الذي يتحرك أو يتفاعل معه الجسم. تعني "N" في صيغتنا قوة رد فعل الدعم على الجسم. يعتمد بشكل أساسي على وزن الجسم الملامس لسطح الدعم.
نحسب قيمة القوة في المسألة
افترض أن جسمًا يزن م = 3 كجم يقع عليهالسبورة الأفقية. معامل الاحتكاك بين اللوح الخشبي والجسم 0.3. كيف تجد قيمة قوة الاحتكاك؟ بسيط جدًا ، كل ما عليك فعله هو استبدال قيمنا في الصيغة. ما عليك سوى أن تأخذ في الاعتبار أن N في هذه الحالة يساوي وزن الجسم (وفقًا لقانون نيوتن الثالث). إذن ، القوة المطلوبة هي (م * ز) * ك = (3 كجم * 10 م / ث2) * 0.3 = 9 هـ.
