أنواع الاحتكاك | 9 فوائد للإحتكاك
أنواع الاحتكاك تختلف حسب نوع المقاومة التي تنشأ بين الجسمين، وحسب مقدار قوة المقاومة التي تنشأ من التصاق جسمين يتحركان في اتجاه عكسي لبعضهم البعض، ونتيجة الاحتكاك تظهر قوة المقاومة بالرغم من اختلاف حالات المادة غازية، أم سائلة، أم صلبة، وينتج عن الاحتكاك طاقة حرارية.
تعريف الاحتكاك
عرف علماء الفيزياء الاحتكاك على أنه مقدار القوة المقاومة التي تحدث نتيجة حركة جسمين بينهما التصاق، وتحدث الحركة في اتجاه عكسي مما يؤدي لوجود قوة تضغط عليهما فتتولد طاقة حرارية.
تعريف الاحتكاك الحركي
الاحتكاك الحركي يحدث عندما يتحرك الجسمين بصورة متناسبة باتجاه عكسي، وحدوث انزلاق لهما مثل عند فرك راحة اليدين ببعضهما البعض وينقسم الاحتكاك الحركي إلى نوعين هما:
- احتكاك مانع: يحدث هذا الاحتكاك بين نوعين مختلفين من الأجسام فمثلاً يحدث احتكاك لجسم صلب وجسم سائل، أو جسم غازي.
- احتكاك انزلاقي: يحدث نتيجة احتكاك جسمين في صورة صلبة.
ما هي أنواع الاحتكاك
يختلف نوع الاحتكاك حسب طبيعة حركة الأجسام، ونوع المقاومة بينهم وتتمثل أنواع الاحتكاك فيما يلي:
- الاحتكاك الساكن: وهو ذلك الاحتكاك الذي يحدث بين جسمين غير متحركين وثابتين وعندما نريد تحريك أحد هذه الأجسام فنبذل مجهود كبير جدًا في البداية، وبهذا يكون معامل الاحتكاك الساكن عالي.
- الاحتكاك الحركي: وهذا النوع من الاحتكاك يتميز بمعامل احتكاك أقل حيث أنه يحدث نتيجة حركة الجسمين المتلامسين بصورة عكسية، ومتناسبة.
- الاحتكاك الجاف: هو الاحتكاك الذي ينتج من القوة الضاغطة لجسمين في حالة صلبة، ونجد أن الاحتكاك الجاف نوعين احتكاك جاف ساكن، واحتكاك جاف حركي.
- الاحتكاك الناتج عن الدوران: وهو ذلك الاحتكاك الذي يحدث عند تحرك أسطوانة أو إطار سيارة بشكل حر على سطح أملس.
- الاحتكاك المانع: هو احتكاك يحدث بين جسم صلب وآخر سائل، أو جسم صلب وآخر غازي، مثل احتكاك قطعة نقود داخل كوب ماء.
- الاحتكاك الانزلاقي: هو ذلك الاحتكاك الذي يحدث بين أجسام صلبة مثل منضدة ومفتاح.
قانون الاحتكاك
يتم من خلاله حساب قوة الاحتكاك، حيث يعتمد حسابها على معامل الاحتكاك، ومقدار القوة الضاغطة على السطح وفيما يلي سيتضح قانون الاحتكاك:
- الصورة العامة لقانون الاحتكاك قوة الاحتكاك = القوة الضاغطة × معامل الاحتكاك حيث أن:
- F تمثل قوة الاحتكاك، ويتم قياسها بوحدة نيوتن.
- µ ترمز إلى معامل الاحتكاك وليست ثابتة فهي تختلف حسب نوع السطح.
- معامل الاحتكاك ليس له وحدة قياس ولكن نجد أن معامل الاحتكاك يعتمد على نوع حالة الأجسام، كما يعتمد على نتائج التجربة.
- N تمثل القوة الضاغطة للوزن هذا يعني أن N= الكتلة × عجلة الجاذبية الأرضية
- حيث يرمز إلى الكتلة بالرمز m ويرمز إلى عجلة الجاذبية الأرضية بالرمز g.
- N = m × g
- نجد أن قوة الاحتكاك تتناسب تناسبًا طرديًا مع القوة الضاغطة للوزن.
- في حالة ثبات الوزن لكلًا من الجسمين، فإن مساحة التصاق الجسدين لا تحدد قوة الاحتكاك.
- قوة الاحتكاك لا تتأثر بسرعة الجسم، في حالة الأجسام الساكنة.
قد يهمك أيضًا: القوة في الفيزياء | تعريفها وانواعها
فوائد الاحتكاك
للاحتكاك فوائد عديدة تساعدنا في حياتنا، مهمة لكيفية السير في الحياة وتتمثل فوائد الاحتكاك فيما يلي:
- في حياتنا اليومية يساعدنا الاحتكاك في سهولة السير في وسائل المواصلات، كما يسهم في كيفية توقف وسائل المواصلات، ونلاحظ ذلك في شكل احتكاك الأرض مع إطارات وسائل النقل.
- يساعد الإنسان على المشي من خلال قوة احتكاك الجسم مع القدم.
- يساعدنا في الزراعة على قمم الجبال نتيجة احتكاك الجبل مع التربة يؤدي إلى إنبات النباتات.
- يسهل على الإنسان التقاط الأشياء، واتزانها بين أيديه.
- يساعد الكائنات الحية، والزواحف على السير والحركة.
- قد يتم الاستفادة من قوة الاحتكاك بتوليد النار، فمثلًا عند احتكاك حجرين بعضهم البعض ينتج عن الاحتكاك قوة حرارية هائلة تؤدي إلى إنتاج النار.
- يتم الاستفادة من قوة الاحتكاك في عمل فرامل السيارات حيث تقلل قوة الاحتكاك من كفاءة سرعة السيارات.
- يتم صنع إطارات السيارات بشكل خشن يتناسب مع الطريق ليحدث بين إطارات السيارات والطريق احتكاك ينشأ عنه قوة تسمح للسيارات بالحركة.
- نجد أن هناك احتكاك يحدث بين أجزاء الدراجة لذلك يستخدم بعض أنواع زيوت التشحيم لتقليل قوة الاحتكاك.
لا يفوتك معرفة: القانون الأول لنيوتن | تعريفه وصيغته الرياضية واهم الامثلة
الاحتكاك الانزلاقي
الاحتكاك الانزلاقي هو ذلك الاحتكاك الذي يحدث بين الأجسام الصلبة بعضهم ببعض، مثل حركة الكوب على المنضدة، وحركة المفتاح في الباب وهناك بعض العوامل التي تميز الاحتكاك الانزلاقي عن غيره وتتلخص في الآتي:
- يحدث الاحتكاك الانزلاقي نتيجة حركة أحد الأجسام على الجسم الآخر.
- معامل الاحتكاك الانزلاقي أقل من معامل الاحتكاك السكوني.
- يتميز الاحتكاك الانزلاقي بوجود قوة متناسبة بين الأجسام بمقدار ثابت طوال مدة الاحتكاك.
- مقدار قوة الاحتكاك الانزلاقي لا تساوي الصفر.
- الاحتكاك الانزلاقي لا يعتمد حدوثه على القوة.
تجارب عن الاحتكاك
هناك العديد من التجارب عن الاحتكاك وكل تجربة تتناول جانب مختلف من جوانب الاحتكاك، وسنعرض بعض من هذه التجارب فيما يلي:
تجربة 1 : الأدوات عبارة عن دفترين رسم.
خطوات التجربة
- وضع أوراق الدفترين بملامسة بعضهم البعض بصورة متلاصقة واحدة تلو الأخرى، نجد أنه يحدث احتكاك بين كل ورقة وأخرى.
- عند اكتمال طي الدفترين، سنحاول الفصل بينهم في اتجاه عكسي.
الملاحظات:
- نلاحظ أنه من الصعب الفصل بينهما وذلك لحدوث احتكاك تولد عنه قوة تسمى قوة الاحتكاك.
- نلاحظ أن قوة الاحتكاك هي قوة هائلة لا يمكن التغلب عليها.
تجربة 2
الأدوات
- منضدة.
- كتاب.
- قلم.
- ممحاة.
خطوات التجربة
- نقوم بوضع الكتاب والقلم والممحاة على سطح المنضدة.
- نقوم بتحريك المنضدة ورفعها باتجاه مائل.
الملاحظات
- نلاحظ وقوع القلم بشكل سريع، ثم تسقط بعد ذلك الممحاة، ثم الكتاب.
الاستنتاج
- ومن هنا نستنتج أن الاحتكاك له أنواع عديدة فنجد أن القلم يمثل الاحتكاك الساكن.
- الممحاة تمثل الاحتكاك الانزلاقي، والكتاب يمثل الاحتكاك الحركي وأن الاحتكاك ينشأ من وجود قوة مقاومة بين الأجسام وبعضها البعض.
تجربة ٣
الأدوات
- بكرة مثبتة على لوح خشبي.
- قطعة خشب.
- بنسة.
- خيط طوله متر.
- منقلة.
- ميزان نابضي.
خطوات التجربة
- نستعمل البنسة على تثبيت اللوح الخشبي على المنضدة ثم نربط طرف الخيط في طرف الميزان النابضي.
- نربط طرف الخيط الآخر بقطعة الخشب
- نقوم بقياس وزن قطعة الخشب لتمثل القوة الضاغطة ونسجل قراءة الميزان.
- نفك طرف الخيط بالميزان ثم نمرر طرف الخيط من البكرة الخشبية ثم تربطه بالميزان مرة ثانية.
- نقوم بتحريك قطعة الخشب حتى ينتهي الخيط ونحرك الميزان بحيث يعمل زاوية قائمة مع اللوح الخشبي، ونسحب الميزان ببطء. ونكرر العملية السابقة مرتين ونسجل النتائج.
الملاحظة: نلاحظ أن الاحتكاك السكوني يحدث بين جسمين ساكنين، وأن يشترط حدوثه وجود قوة احتكاك لكي تتغلب على الجسم ليبدأ في الحركة.
شاهد أيضًا: أهم النظريات العلمية في الفيزياء
أنواع الاحتكاك متعددة، حيث يحدث الاحتكاك باستمرار في حياتنا اليومية، فنجد أن الاحتكاك يحدث حتى في الفضاء الخارجي بين الجزيئات وبعضها البعض.
لذا فهو موجود في كل مكان، وقد تكلمنا سابقًا عن تعريف الاحتكاك وأنواعه، وقانون الاحتكاك وفوائده وبعض التجارب التي توضح حدوث الاحتكاك، لذا يجب أن نتعلم كيفية الاستفادة من قوة الاحتكاك.
