بسم الله الرحمن الرحيم
الأخت الفاضلة، السلام عليكم ورحمة الله وبركاته، وبعد
قد يبدو موضوع الاحتكاك صعب بعض الشئ لكنه بالحقيقة بسيط ومنطقي إذا انتبهنا لأسبابه وفهمنا كيفية نشوء الاحتكاك بين جسمين.
ويمكن تلخيص النقاط الأساس على النحو التالي:
تنشأ قوة الاحتكاك بين سطحي جسمين متماسين (ككيس رمل نجره على الأرض) إذا
تحرك أحدهما بالنسبة للآخر، أو
حاول الحركة عليه ولم ينجح.
ونقول إن الاحتكاك ساكن إذا بقيت
نقاط التماس بين السطحين
ثابتة بالنسبة لبعضها تماماً (ككتاب موضوع على سطح طاولة أفقية تتحرك لكنه ساكن عليها)، أما إذا
انزلقت نقاط التماس بينهما فالاحتكاك حركي (كأن ندفع الكتاب على سطح الطاولة بحيث ينزلق عليه) !!!
وتكون
جهة قوة الاحتكاك في كل الحالات معاكسة للجهة التي يتحرك نحوها الجسم على السطح الخشن أو يحاول الحركة نحوها.
فإذا تحرك جسم على سطح خشن تكون قوة الاحتكاك
حركية (kinetic friction)، وتعطى
قيمتها بعلاقة بسيطة تتناسب مع رد فعل السطح
N الذي يتحرك عليه الجسم، أي
[align=center]
Fk=(
mu)k
N [/align]
حيث
mu)k ) ثابت التناسب الذي يسمى
معامل الاحتكاك الحركي بين الجسمين المتماسين، ويعتمد على خواصهما فقط كنوع المادة التي صنعا منها، ودرجة الحرارة والرطوبة واللزوجة بينهما، وغير ذلك، لكنه
مستقل عن كتلتيهما.
أما إذا حاول جسم الحركة على سطح خشن ولم ينجح في محاولته فإن قوة الاحتكاك تكون
سكونية (Static friction) وتعتمد
قيمتها على مقدار المحاولة التي يقوم بها الجسم. فتتراوح من الصفر (عندما لايحاول الجسم الحركة بتاتاً، ككتاب موضوع على طاولة افقية ولايدفعه أحد) إلى
قيمة عظمى لاتتجاوزها (عندما ندفع الكتاب رويداً رويداً إلى أن يصير على وشك الحركة) وعندئذ تصير قيمة قوة الاحتكاك الساكن معطاة بالعلاقة:
Fs)max=(mu)s N )
ء
حيث
mu)s ) ثابت التناسب الذي يطلق عليه اسم
معامل الاحتكاك الساكن، ويشبه معامل الاحتكاك الحركي في أنه يعتمد على خواص الأجسام المتماسة فقط كنوع المادة التي صنعا منها، ودرجة الحرارة والرطوبة واللزوجة بينهما، وغير ذلك، لكنه
مستقل عن كتلتيهما.
ويجب التنويه إلى أن العلاقتين السابقتين تربطان بين
قيمة قوة الاحتكاك و
قيمة رد فعل السطح لابين اتجاهيهما، لأن رد فعل السطح عمودي عليه بينما قوة الاحتكاك موازية له.
ويتم عادة تحديد معامل الاحتكاك الحركي والساكن تجريبياً وإعداد جداول خاصة بذلك.
وكمثال على ماتقدم:
لو كان لدينا صندوق خشب كتلته 30 كغ موضوع على أرض اسمنتية أفقية، فيكون رد فعل السطح مساوياً لوزنه أي N=300 نيوتن تقريباً (بفرض أن تسارع الجاذبية الأرضية يساوي 10 متر/ث مربع تماماً لسهولة الحساب).
فإذا تركنا الصندوق في مكانه ولم ندفعه بتاتاً فإنه لايخضع لأي قوة احتكاك.
الآن: لنفترض أننا وجدنا من الجداول معامل الاحتكاك الساكن 0.4 والحركي 0.2 مثلاً.
ولنحسب قيمة قوة الاحتكاك الحركي التي يخضع لها هذا الصندوق لو تحرك على الأرض فنجد:
[
Fk=(0.2)(300)=60 N
فلو دفعنا الصندوق بقوة 150 نيوتن مثلاً (أكبر من 60 نيوتن) فسيتحرك تحت تأثير محصلة قوى تساوي 90 نيوتن (الفرق بين القوتين).
لكن لودفعنا الصندوق بقوة 70 نيوتن فقط مثلاً ، فهل سيتحرك ياترى؟ لمعرفة ذلك نحسب
أكبر قوة احتكاك ساكن
يمكن أن يؤثر بها السطح الخشن عليه، فنكتب:
Fs)max=(0.4)(300)=120 N )
ء
فنستنتج أن السطح الخشن سيمنع الجسم من الحركة طالما كانت القوة التي تدفعه أقل من 120 نيوتن.
ففي حالة قوة دافعة تساوي 70 نيوتن فإنه لايتحرك (ولكنه يحاول الحركة)، مما يعني أن محصلة القوى عليه تساوي الصفر. أي أن قوة الاحتكاك الساكن في هذه الحالة تساوي 70 نيوتن. ولو زدنا قوة الدفع تدريجياً لتصير 75، 80، 90، 110، 119، 120، فإن قوة الاحتكاك تزداد في كل حالة وتصير مساوية لهذه القوة ليبقى الجسم ساكناً.
لكن لو صارت قوتنا أكبر من 120 نيوتن فإن الجسم يتحرك ويتحول الاحتكاك لحركي وتتغير قيمة قوة الاحتكاك إلى 60 نيوتن فقط !
آمل أن تجدي فيما تقدم مايفيدك.
والله أعلى وأعلم وفوق كل ذي علم عليم.