قوة الإحتكاك
تنشأ قوة الإحتكاك بين الأجسام نتيجة وجود نتوءات وفجوات بين الأسطح كما في الشكل :
فكلما كانت الأسطح ملساء كلما قلت تلك القوة .
ونلاحظ أننا إذا قمنا بدفع جسم ما على سطح الأرض أننا نحتاج في البداية إلى قوة كبيرة نسبياً لتحريك الجسم من السكون . وعندما يبدأ الجسم بالحركة نجد أننا في حاجة إلى قوة أقل بكثير لستمر الجسم في حركته . فما السبب ؟؟
السبب في ذلك يعود إلى وجود نوعان من قوة الإحتكاك هما :
1 – قوة الإحتكاك السكونية ق أس ( f s )
2 – قوة الإحتكاك الحركية ق أح ( f k )
السبب في ذلك يعود إلى وجود نوعان من قوة الإحتكاك هما :
1 – قوة الإحتكاك السكونية ق أس ( f s )
2 – قوة الإحتكاك الحركية ق أح ( f k )
والشكل التالي يعطينا تصور واضح عن تلك القوتان
يوضح الشكل السابق أن قوة الإحتكاك في البداية تزداد كلما زادت قوة الدفع على الجسم بمعنى أن قوة الإحتكاك = قوة الدفع . وهكذا يستمر الحال إلى أن تصل قوة الإحتكاك حدها الأقصى f sوالتي لا تستطيع بعدها أن تقاوم قوة الدفع ، فيبدأ الجسم بالحركة بتأثير قوة الدفع .
ونلاحظ في تلك اللحظة ( لحظة التحرك ) أن قوة الإحتكاك قلّت فجأة وبشكل كبير . وأصبح لها مقدار ثابت ، بمعنى أننا نستطيع أن نحافظ على استمرار حركة الجسم بقوة أقل بكثير من تلك القوة التي احتجناها لتحريكه من السكون .
تسمى أكبر قوة للإحتكاك قبل حركة الجسم بقوة الإحتكاك السكونية ق أس ( f s ) وتسمى قوة الإحتكاك بعد حركة الجسم بقوة الإحتكاك الحركية ق أح ( f k )
س لماذا قوة الإحتكاك الحركية أقل من قوة الإحتكاك السكونية ؟
النتوءات والفجوات الموجودة بين أسطح الإجسام المتلاصقة تتداخلان في بعضهما فتسببان مقاومة السطحين للإنزلاق . ولكن إذا بدأ الجسم في الإنزلاق فلن يتوفر الوقت اللازم للسطحين لكي يتلاحما تماماً كل مع الآخر . لذلك فإن
ونلاحظ في تلك اللحظة ( لحظة التحرك ) أن قوة الإحتكاك قلّت فجأة وبشكل كبير . وأصبح لها مقدار ثابت ، بمعنى أننا نستطيع أن نحافظ على استمرار حركة الجسم بقوة أقل بكثير من تلك القوة التي احتجناها لتحريكه من السكون .
تسمى أكبر قوة للإحتكاك قبل حركة الجسم بقوة الإحتكاك السكونية ق أس ( f s ) وتسمى قوة الإحتكاك بعد حركة الجسم بقوة الإحتكاك الحركية ق أح ( f k )
س لماذا قوة الإحتكاك الحركية أقل من قوة الإحتكاك السكونية ؟
النتوءات والفجوات الموجودة بين أسطح الإجسام المتلاصقة تتداخلان في بعضهما فتسببان مقاومة السطحين للإنزلاق . ولكن إذا بدأ الجسم في الإنزلاق فلن يتوفر الوقت اللازم للسطحين لكي يتلاحما تماماً كل مع الآخر . لذلك فإن
ق أس > ق أح ……………………. f s > f k
ولتحديد مقدار قوة الإحتكاك الحركية نستخدم العلاقة التالية
ق أح = أ * ق ع ………….f k = µN
حيث ق ع أو N هي القوة العمودية كما في الرسم
و ( أ ) أو ( µ ) تعني معامل الإحتكاك بين السطحين
ملحوظة :
يختلف معامل الاحتكاك بإختلاف نوع مادة السطحين وحالتهما والجدول التالي يعطي أمثلة على مقدارتقريبي لمعامل الاحتكاك في الحالات التالية :
ملحوظة :
يختلف معامل الاحتكاك بإختلاف نوع مادة السطحين وحالتهما والجدول التالي يعطي أمثلة على مقدارتقريبي لمعامل الاحتكاك في الحالات التالية :
µ
السطح 2
السطح 1
0.06
جليد
خشب
0.02 – 0.1
ثلج
نحاس أصفر
0.07
معدن ( مشحم )
معدن
0.25
خشب بلوط
خشب بلوط
0.5 – 0.9
خرسانة ( مبللة )
مطاط
0.7 – 1
خرسانة جافة
مطاط
هذه القيم مأخوذة من كتاب أساسيات الفيزياء لـ ( ف . بوش )