تعريف الاحتكاك

بواسطة: - آخر تحديث: ٢٠:٠٢ ، ٣١ أكتوبر ٢٠٢٠
تعريف الاحتكاك

تعريف الاحتكاك

ما هي قوة الاحتكاك؟

هي القوّة المقاومة لانزلاق أو تدحرججسم صلب على جسم صلب آخر، وهي القوة الناشئة بين سطحين متلاصقين عند تحركهما باتجاهين متعاكسين، حيث يكون اتجاه قوة الاحتكاك معاكسَاً لاتجاه حركة الجسم دائماً، وتعتبر قوة مفيدة وهامّة حيث إنها توفر مقاومة كبيرة للحركة إذ تمنع الانزلاق أثناء عملية المشي، ويعود السبب الرئيسي لوجود قوة الاحتكاك إلى قوة التجاذب الموجودة بين الأسطح الصلبة في منطقة التلامس بينها والتي تُعرف بقوى التلاصق.[١]


وتعتمد قوة الاحتكاك على القوّة الطبيعيّة المؤثّرة على الجسم ويرمز لها بالرمز ق.ط وعلى معامل الاحتكاك الناشيء بين السطحين أيضََا والذي يشار له بالرمز م.ح، ويمكن حساب قوة الاحتكاك عن طريق العلاقة الآتية: ق.ح= م.ح* ق.ط.[٢]


قوة الاحتكاك هي القوّة التي تنشأ بين جسمين صلبين وتقوم بإعاقة الحركة ومقاومتها، وتعتمد بشكل كبير على القوة الطبيعية المؤثرة على الجسم وعلى معامل الاحتكاك الناشئ بين السطحين، ويمكن حساب قيمتها عن طريق العلاقة الآتية: ق.ح= م.ح* ق.ط.


أنواع الاحتكاك

كيف يتم تصنيف الاحتكاك؟

يتم تصنيف الاحتكاك إلى نوعين رئيسيّين هما: الاحتكاك الساكن والاحتكاك الحركي، ويسمى الاحتكاك ساكنََا عندما يكون بين سطحين ثابتين لا يتحركان بالنسبة إلى بعضهما البعض مثل صندوق موضوع فوق الطاولة، في حين يكون الاحتكاك الحركي بين الأجسام المتحرّكة مثل حركة المركبات على الطرق، أو تدحرج الكرة فوق الأرض.[٣]


ويوجد الاحتكاك في جميع أشكال المادّة، ففي السوائل يحدث الاحتكاك بين طبقات السائل المتحرّكة، والتي تعرف بإسم اللزوجة، وهي عبارة عن مقاومة السائل للحركة، فعلى سبيل المثال تكون حركة العسل قليلة جدََّا بالمقارنة مع الماء وذلك بسبب لزوجته العالية، وهذا يعني أنّه يمتلك قوّة احتكاك سائل مرتفعة،[٤] وفي المواد الصلبة يوجد احتكاك داخلي، بحيث إنّ عملية الضغط على قطعة معدنية ستؤدّي إلى حركة ذرّاتها الداخليّة مسبّبة قوّة احتكاك داخلي.[٣]


ينقسم الاحتكاك إلى نوعين رئيسيّين هما: الاحتكاك الساكن والاحتكاك الحركي، تختلف أنواع الاحتكاك عن بعضها البعض من حيث الحالة الحركيّة للأجسام وطبيعة هذه الأجسام، وهذه العوامل هي التي تحدّد قيمتها ومدى تأثيرها على الحالة الحركيّة للأجسام المتأثّرة بها.


فوائد الاحتكاك

كيف يمكن الاستفادة من قوّة الاحتكاك؟

على الرغم من أن قوة الاحتكاك هي قوّة معيقة ومعاكسة لاتجاه القوة الطبيعيّة التي تؤثر على الجسم وتعمل على تغيير حالته الحركيّة، إلّا إنّها تمتلك العديد من الفوائد والمزايا التي تساعد في تسهيل القيام بالأنشطة الحركية اليومية المختلفة[٥]، وفيما يأتي ذكر لأهم فوائد قوة الاحتكاك:

  • تسمح قوّة الاحتكاك بحركة الأشخاص بشكل سهل وتحول دون انزلاقهم.[٥]
  • تساعد قوّة الاحتكاك على تثبيت الأجسام المستندة على بعضها البعض، ومن الأمثلة على ذلك: عمليّة إسناد السلّم على حائط بشكل مائل.[٥]
  • تعمل قوّة الاحتكاك كعامل مساعد أثناءعمليّة تحويل الطاقة من شكل إلى آخر.[٥]
  • تساعد قوّة الاحتكاك على تكديس الأجسام فوق بعضها البعض دون انزلاقها، مثل :عملية تخزين البضائع في المستودعات.[٥]
  • تعلمل قوّة الاحتكاك على إيقاف حركة المركبات عند الحاجة إلى التوقف، إذ يقوم نظام الفرامل داخل المركبات على استخدام قوّة الاحتكاك الموجودة بين العجلات والطريق لإيقاف المركبة وإبطاء سرعتها عند الحاجة.[٦]
  • تساعد قوة الاحتكاك في عملية إقلاع الطائرة، من خلال احتكاك الهواء الملتصق بأجنحة الطائرة بطبقات الهواء التي تعلوه، مما يحافظ على إبقاء الطائرة متوازنة أثناء عملية دفعها نحو الأمام للإقلاع.[٦]


للاحتكاك فوائد عديدة وبدونه فإنّ انزلاق وتدحرج الأجسام سيصبح كثيرََا وصعبََا، إذ تساهم قوّة الاحتكاك بإبقاء الأجسام في حالة ثبات أثناء السكون والحركة أيضََا، وبدون الاحتكاك لن يستطيع البشر المسير فوق سطح الأرض، وتؤدي قوة الاحتكاك وظائف مهمّة أخرى يتم استخدامها والتعامل معها بشكل يومي من قبل البشر مثل إسناد الأجسام على أجسام أخرى أو تكديس الأجسام فوق بعضها البعض لغايات التخزين أو النقل وغيرها، وتساعد قوة الاحتكاك في عمليّة تحويل الطاقة من شكل إلى شكل آخر، كما أنها مهمّة جدََا في حركة المركبات إذ تعمل على إيقافها عند الحاجة إلى ذلك والتحكم في سرعتها كما تحمي المركبات من الانزلاق.


أضرار الاحتكاك

ما هي الأضرار الناتجة عن قوّة الاحتكاك؟


تعد قوّة الاحتكاك قوة معيقة ومغايرة لاتجاه الحركة أو القوّة المطبّقة على الأجسام، لذا فإنّها قد تكون مزعجة وتسبب الضرر للعديد من الأنشطة والتطبيقات الحياتيّة المختلفة، ومن أهم الأضرار التي تسبّبها قوّة الاحتكاك:[٥]

  • تعمل قوّة الاحتكاك على إعاقة حركة العديد من الأجسام، لذا فإنه يلزم تطبيق المزيد من الطاقة على الجسم ليكتسب الطاقة الحركيّة اللازمة لجعله يتحرك بالسرعة أو القوة المطلوبة، مما يعني زيادة كمية الطاقة الآزمة لتعويض الفقد الحاصل بسبب قوّة الاحتكاك.
  • تؤدي قوّة الاحتكاك بسبب مقاومتها للحركة في المركبات إلى اهتراء العجلات في المركبات وتمزّقها في بعض الأحيان.
  • تقلّل قوة الاحتكاك من عمر الأجزاء المتحرّكة من المركبات والآلات بشكل عام.
  • تؤدي قوّة الاحتكااك إلى رفع درجة حرراة الأجسام المتأتّرة بها، مثل: ارتفاع حرارة[١]محرّك السيارة بسبب وجود قوّة الاحتكاك مما قد يؤدي إلى تلفه.


على الرغم من الفوائد اليومية وفي الكثير من المجالات إلا أن لقوّة الاحتكاك أضرار عديدة على الرغم من فائدة وجود هذا القوّة بين الأجسام الصلبة المتلاصقة، ويتلخّص ضرر قوّة الاحتكاك بمبدأ عملها ألا وهو الإعاقة لحركة الأجسام، إذ إنّها تؤثر على حركة الأجسام بعكس اتجاه القوّة المطبّقة عليها فيلزم لإلغاء تأثير قوّة الاحتكاك على الحركة زيادة قيمة القوّة المطبقة مما يستلزم المزيد من الطاقة، كما أنها مسؤولة عن اهتراء وتمزّق عجلات مركبات السيارات وتؤدي إلى تقليل عمر الأجزاء المتحرّكة في المركبات والعديد من الآليات الأخرى.


طرق لتقليل الاحتكاك بين الأسطح

كيف يمكن التقليل من قوّة الاحتكاك الناتجة بين الأسطح المختلفة؟

يعتمد مقدار قوّة الاحتكاك على عوامل عديدة تجعلها إما ذات قيمة كبيرة في النظام المتحرّك أو الساكن أو ذات قيمة مهملة، إذ تتأثّر قوّة الاحتكاك بطبيعة السطوح المتلامسة فالسطح الخشن ينتج عنه قوّة احتكاك كبيرة بينما يقلّل السطح الأملس من أثر هذه القوّة، كما تتأثّر قوّة الاحتكاك بالحرارة بين الأجسام والحرارة المحيطة ايضََا، ومن العوامل التي تؤثّر على قوّة الاحتكاك أيضََا الحِمل المطبّق على الأجسام، فمع ازدياد الحمل تزداد قوّة الاحتكاك بين الأجسام، وبازدياد السرعة في حركة الأجسام يقل أثر قوّة الاحتكاك.[٧]


كما تؤثّر الحركة النسبيّة بين الأجسام على معامل الاحتكاك، كما أنّ عمليّة التشحيم بين الأسطح للأجسام المتلاصقة تؤثّر بشكل كبير على مقدار قوّة الاحتكاك بينها وذلك لامتلاك مواد التشحيم والتزييت خصائص تقلّل من معامل الاحتكاك بين الأجسام المتلاصقة، وللتقليل من قوة الاحتكاك بين الأجسام فإنّه لا بدّ من تقليل هذه العوامل التي تؤثّر بها، أو على الأقل إدارتها والتحكّم بها، وفيما يأتي أهم الطرق المستخدمة في تقليل الاحتكاك بين الأسطح:[٧]

  • يمكن تقليل قوّة الاحتكاك عن طريق تنعيم الأسطح الخشنة، وذلك لأنّ الأسطح الخشنة تؤدّي إلى الزيادة في قوّة الاحتكاك.
  • لتقليل قوّة الاحتكاك يتم استخدام مادّة تشحيم مثل: الزيت أو المواد المزلّقة الخاصّة بتقليل معامل الاحتكاك بين الأسطح المتلاصقة.
  • يتم تصميم أسطح الأجسام المعرّضة لقوّة الاحتكاك بشكل انسيابي يجعلها أقل تأثّرََا بقوّة الاحتكاك، وذلك لأن الأجسام الإنسيابيّة تسمح بتدفّق الماء والهواء حولها بسهولة، مما يوفّر مقاومة أقل.[٨]
  • لتقليل قوّة الاحتكاك يتم تقليل مجموع القوى التي تؤثّر على السطح، وذلك لأن ازدياد عدد القوى المؤثّرة على الجسم تزيد من قوة الاحتكاك.[٨]
  • يمكن أيضََا التقليل من تأثير قوة الاحتكاك عن طريق تقليل مساحة التلامس بين الأجسام، وذلك لأنه ومع ازدياد مساحة التلامس بين الأجسام تزيد قوة الاحتكاك بينها، لذلك فإنّ الأجسام الكرويّة تظهر كميّة قليلة من الاحتكاك الحركي بين الأجسام المتلاصقة.[٨]


تتأثّر قوّة الاحتكاك بعوامل عديدة مثل طبيعة الأسطح المتلامسة، مقدار التلامس بين الأسطح، درجة الحرارة، الحمل المطبّق على الأجسام وسرعة حركة الأجسام، وتؤثّر قوّة الاحتكاك على كثير من التطبيقات الحياتيّة ولها أضرار عديدة، وهناك طرق عديدة للتخلّص منها مثل: تنعيم الأسطح المتلامسة أو تزييتها لتقليل معامل الاحتكاك بينها، تصميم الأجسام بطريقة تجعلها انسيابيّة بحيث تسمح بتدفّق الماء والهواء حولها بسهولة، تقليل مساحة التلامس بين الأجسام بحيث تصبح قوّة الاحتكاك قليلة، من خلال استخدام الأجسام الكروية التي تظهر كمية قلية من الاحتكاك بسبب صِغر منطقة التلامس بينها، وبازدياد القوى المطبّقة على الجسم تزيد قوّة الاحتكاك، فيمكن تقليل مجموع القوى المطبّقة على الجسم لتقليل قوة الاحتكاك الناتجة.

المراجع[+]

  1. "Friction", www.britannica.com, Retrieved 2020-10-04. Edited.
  2. "Friction: Definition, Coefficient, Formula (w/ Examples)", sciencing.com, Retrieved 2020-10-04. Edited.
  3. ^ أ ب "What is Friction?", www.livescience.com, Retrieved 2020-10-02. Edited.
  4. "How to Increase Friction", www.wikihow.com, Retrieved 2020-10-03. Edited.
  5. ^ أ ب ت ث ج ح "State two advantages and disadvantages of friction. ", www.toppr.com, Retrieved 2020-09-27. Edited.
  6. ^ أ ب "List of the Advantages of Friction", www.sciencing.com, 2018-04-28, Retrieved 2020-10-02. Edited.
  7. ^ أ ب "How to Reduce Friction between Surfaces", www.machinerylubrication.com, Retrieved 2020-09-27. Edited.
  8. ^ أ ب ت "Mention the methods used to decrease friction", www.toppr.com, Retrieved 2020-09-27. Edited.