قانون الاحتكاك نقدمه لكم من خلال مقالنا هذا كما نذكر لكم مجموعة متنوعة أخرى من الفقرات مثل فوائد الاحتكاك واضرار الاحتكاك ومعلومات عن معامل الاحتكاك.
قانون الاحتكاك
تعتمد قوة الاحتكاك أساسًا على القوة الطبيعية التي يمارسها الجسم على السطوح الموجود عليها، كما أنها تعتمد على خصائص السطح، إذ أنها تصف القوة الناشئة بين سطحين عند محاولة تحريك أحدها على الآخر، وتقاوم تلك القوة الحركة، وتنشأ في معظم الأحيان في الاتجاه المعاكس للحركة، فعند تلامس سطحين معًا، فإن النتوءات الموجودة في كل سطح تتشابك، كما قد يكون هناك قوى تجاذب بين جزيئات الجسم والآخر، مما يجعل من الصعب تحريك تلك الأجسام بسهولة، ويمكن حساب قوة الاحتكاك باستخدام القانون؛ قح = μ × قع، إذ إن؛ قح؛ تمثل قوة الاحتكاك بوحدة النيوتن، وμ؛ تمثل معامل الاحتكاك، بينما قع؛ تمثل القوة العمودية على الجسم، فعلى سبيل المثال؛ عند تحريك قطعة خشبية على طاولة خشبية فيمكن استخدام معامل احتكاك ثابت ويتراوح بين 0.25 إلى 0.5 للخشب، إذ أن الاحتكاك يوفر القوة لمقاومة الحركة، وبالتالي عند دفع الجسم بلطف ثم زيادة دفعه بثبات، فإن قوة الاحتكاك ستزداد إلى الحدّ الأقصى لقيمتها.
فوائد الاحتكاك
1-يخفف الاحتكاك من المضار التي قد تلحقها الرياح الشديدة
فالتضاريس الطبيعية والمباني والأشجار جميها أجسام تصطدم بالرياح فينشأ بينهما احتكاك، يقلل من الآثار السلبية لهذه الرياح. يحمي الاحتكاك الكوكب من النيازك والكويكبات التي قد تدمره فاحتكاك الغلاف الجوي بالمخلفات الفضائية يعمل على إبطاء سرعة هذه المخلفات بل ويمكن أن يفككها تمامًا.
2-يمنع الاحتكاك الساكن الانزلاقات
ينشأ الاحتكاك عند استقرار جسم ما على سطح أو التلامس معه، كالمشي على الشارع مثلًا أو الصعود على قمة جبل، وبدون هذا الاحتكاك الساكن ستنزلق قدمي الماشي وكأنه يمشي على لوح من الجليد الذي يعدم في حالته الاحتكاك الثابت أو يكون بأقل نسبه، فيعمل الاحتكاك على خلق قوة لتتماسك القدمين على سطح الأرض فيُمنع السقوط.
3-يساعد الاحتكاك الانزلاقي على إيقاف المركبات
فبعد الضغط على مكابح السيارة يساعد الاحتكاك المنزلق على توقفها، إذّ تضغط الفرامل على الجزء الداخلي من أسطوانة الفرامل، وتنشأ قوة احتكاك تُبطئ سرعة السيارة، ونفس الأمر ينطبق على الفرامل المطاطية للدراجة، ومثله عندما يتيح الاحتكاك لرأس قلم الرصاص بأن يسير على الورقة أثناء الكتابة تاركًا الأثر المطلوب عند استخدامه.
4-يساعد الاحتكاك في إتمام عمليات اللحام
نحتاج لعملية اللحام لعدة أمور ضرورية في حياتنا؛ كلحام الجسور وغيرها، كما تساعد الحرارة الناجمة عن احتكاك الأجسام المُراد لحمها على جعلها أكثر مرونةً، ولحمها قبل أن تبرد وترجع لطبيعتها الصلبة.
5- يساعد احتكاك السوائل على طيران الطائرات وطفو المظلات
تنطبق قوة الاحتكاك على الأجسام غير الصلبة كالماء والهواء والغازات، فللهواء سماكة أو احتكاك داخلي يسمى اللزوجة، ويحدث احتكاك السوائل عندما يحتك الهواء المحيط بجناح الطائرة مثلًا مع طبقات الهواء التي تعلوه، مما يوازن الطائرة ويجعلها ثابتةً في الهواء فتقاوم هذه القوة جزءها الداخلي من المظلة لتهبط بثبات عند انزلاق القافز على الأرض.
6-يحافظ الاحتكاك الدوارني على توازن حركة المركبات
إذ تنشأ قوة مضاعفة في الاحتكاك المتدحرج والتي بدورها تؤثر على الجزء العلوي من أي جسم على غرار باقي الأجزاء، كتحرُّك العجلة على الشارع، إذ تسمى هذه القوة بمقاومة التدحرج أو السحب المتدحرج، وتضعط هذه القوة على العجلة وهي تسير على السطح ما يمنع البكرات من الانزلاق عليه.
اضرار الاحتكاك
1-إصدار الضجيج
يؤدي احتكاك الأجسام المتلامسة إلى إصدار الضجيج المزعج، كما يعاني الناس في المناطق الصناعية من ضرر هذه الضوضاء بصورة كبيرة ويعد البحث عن طريقة تقلّل منها ضرورةً وحاجةً ملحّة.ويعد التشحيم من الإجراءات التي يمكن أن تخفّف من أصوات ضجيج الاحتكاك خصوصًا بعد صقل الأسطح، إلا أنّ التشحيم يجب أن يكون دوريًا لأن المادة تزول مع استمرار الاحتكاك.
2-ضياع جزء من الطاقة
يعمل الاحتكاك على تحويل الطاقة من شكل إلى آخر، إذ يؤدي إلى تحوّل الطاقة الحركية إلى حرارية عند تلامس الأجسام المتحرّكة، وبذلك يُفقد جزءٌ من الطاقة الحركية من النظام، ويُعتبر هذا الجزء مفقودًا لأن ناتج هذه العملية هو تباطؤ الأجسام المتحركة وتناقص سرعتها الابتدائية، إضافةً إلى أن الطاقة الحرارية الناتجة لا يُستفاد منها ويمكن طرح مثال حركة السوائل في الأنابيب لتوضيح الفكرة، فالسوائل المتحركة داخل الأنابيب بسرعة معينة تتعرّض لفقدان جزء كبير من طاقتها نتيجة احتكاكها مع الأسطح الداخلية الملامسة لها. ويزداد تأثر السائل بدرجة خشونة سطح الأنبوب الداخلي كلّما كانت سرعته أقل، وبالنسبة لفقدان السائل جزءًا من طاقته الحركية فإنّه يعني بالضرورة الحاجة إلى هدر المزيد من الطاقة لمضخات دفعه عبر الأنابيب.
3-حرائق الغابات
يؤدي الاحتكاك إلى إمكانية اشتعال الحرائق بصورة طبيعية في الغابات، ويحدث هذا من خلال حركة الرياح السريعة المؤدية إلى احتكاك أغصان الأشجار الجافّة بقوّة، ثم اشتعالها. وينجم عن ذلك العديد من الأضرار سواء أكانت هذه الأضرار على مستوى البيئة المحيطة بالحرائق أو على مستوى أوسع؛ إذ تؤدي الحرائق إلى انبعاث غازات تزيد من خطر الاحتباس الحراري وتلوّث الغلاف الجوّيّ.
4-تآكل الأجسام المُحتكّة
يؤدي الاحتكاك في الآلات إلى تلفها إذا زاد عن الحد المسموح بسبب تولّد الطاقة الحرارية بين أجزائها؛ كحركة المسنّنات والبراغي والمقابض فتتآكل، وقد تعمل هذه الحرارة على احتراق الدوائر الداخلية، كما أنّ وجوده يؤدي إلى المزيد من الطاقة المطلوبة لإنهاء العمل المراد تنفيذه، ويتسبّب هذا في هدر الكثير من المال في الإجراءات الوقائية كالتشحيم ويعد التشحيم من الحلول الجيّدة للتغلّب على الاحتكاك، فهو يساعد على تقليل الطاقة الحرارية الناتجة عنه، كما يُساهم في امتصاص جزءٍ منها، وقد يعتقد البعض بأنّ الأجزاء المصقولة في الآلات لا تتعرّض للتآكل الناتج عن الاحتكاك إلا أنّ هذا ليس صحيحًا، وعلميًا لكل جزء درجة خشونة معينة حتى ولو كانت قليلة وتظهر هذه العيوب عادةً عند التجريب، وتتسبّب في العديد من المشاكل ويمكن تطبيق التشحيم من خلال وضع مادة التشحيم بين الأسطح المتلامسة لزيادة كفاءة الآلة ويعدّ الزيت مكوّنًا أساسيًا لهذه المادة وتُستخدم الزيوت الصناعية والمعدنية بصورة واسعة في المجالات الصناعية، أما الزيوت النباتية فهي نادرة الاستخدام نظرًا لأدائها السيء في الأجواء الباردة. وبالإضافة إلى ذلك يمكن التغلّب على أضرار الاحتكاك بالاعتماد على حركة تدحرج الأجسام فوق بعضها بدلًا من الانزلاق.
معامل الاحتكاك
يعتبر معامل الاحتكاك كمية تجريبية، أي انه يجب قياسه عن طريق التجربة ولا يمكن حسابه بالمعادلات الرياضية. كما أن معظم المواد الجافة مع بعضها تعطي معامل احتكاك بين 0.3 و0.6. ومن الصعب الحصول على قيمة خارج هذا المجال. إن قيمة 0 لمعامل الاحتكاك تعني انه لا يوجد احتكاك بالمرة وسينزلق الجسمان على بعضهما إلى ما لا نهاية. و يكون معامل الاحتكاك الساكن أكبر من الحركي لأن النتوءات والفجوات الموجودة بين أسطح الأجسام المتلاصقة تتداخلان في بعضهما فتسببان مقاومة السطحين للانزلاق. ولكن إذا بدأ الجسم في الانزلاق فلن يتوفر الوقت اللازم للسطحين لكي يتلاحما تماماً كل مع الآخر و نرمز له ب Fr بالنسبة إلى الاحتكاك المقاوم وFm للاحتكاك المتحرك.
