نُقدم لكم في هذا المقال ” بحث عن الاحتكاك وأنواعه “، الاحتكاك هو القوة التي تعارض حركة الجسم، وللاحتكاك أنواع كثيرة تعتمد على بعض العوامل التي تتحكم فيها، مثل: درجة الخشونة، ووزن الجسم، وفي هذا المقال اليوم من موسوعة نُقدم لكم هذا البحث الذي يحتوي على تعريف الاحتكاك، علاقة الاحتكاك بالطاقة، أنواع الاحتكاك، أساليب منع الاحتكاك، وبعض الحقائق عن الاحتكاك، تابعونا.
بحث عن الاحتكاك وأنواعه
تعريف الاحتكاك
الاحتكاك هو قوة موجودة حولنا طوال الوقت تعارض الحركة النسبية بين الأجسام التي تكون في حالة اتصال، ولكنها تتيح لنا أيضًا التحرك، وهو ما تم اكتشافه من خلال محاولة المشي على الجليد، وعلى الرغم من كونها قوة مشتركة؛ فإن سلوك الاحتكاك معقد للغاية في الواقع، ولا يزال غير مفهوم تمامًا.
علينا أن نعتمد بشدة على الملاحظات لأي مفاهيم يمكن أن نكتسبها، ومع ذلك لا يزال بإمكاننا التعامل مع خصائصه العامة الأولية، وفهم الظروف التي يتصرف فيها.
واحدة من أبسط خصائص الاحتكاك هي أنها موازية لسطح الاتصال بين الأجسام، ودائما تكون في اتجاه يعارض الحركة، أو في محاولة حركة الأجسام بين بعضها البعض.
الاحتكاك والطاقة
إذا كان هناك جسمان على اتصال، ويتحركان بين بعضهما البعض؛ فإن الاحتكاك بينهما يسمى الاحتكاك الحركي.
على سبيل المثال: يؤدي الاحتكاك إلى إبطاء الانزلاق على الجليد، لكن عندما تكون الأجسام ثابتة؛ يمكن أن يعمل الاحتكاك الساكن بينها، وعادة ما يكون الاحتكاك الساكن أكبر من الاحتكاك الحركي بين الكائنات.
عندما ينزلق جسم على الآخر؛ فإنه يبدأ في التباطؤ بسبب الاحتكاك، وهذا يعني أنه يفقد الطاقة، ومع ذلك فإن الطاقة لا تختفي، ولكنه يتغير من الطاقة المتحركة (وتسمى أيضًا الطاقة الحركية) إلى الطاقة الحرارية، وهذا هو السبب في أننا نفرك أيدينا معا عندما نشعر بالبرد؛ فعن طريق فركهم معًا نولد الاحتكاك، وبالتالي ننتج حرارة.
منع الاحتكاك
في بعض الحالات نريد منع الاحتكاك بحيث يكون التحرك أسهل، ومثال جيد على ذلك يتمثل في الكرة، أو العجلة؛ حيث أنها تلف للمساعدة في تقليل الاحتكاك.
هناك طريقة أخرى لتقليل الاحتكاك وهي باستخدام مادة تشحيم، مثل: الشحوم، أو الزيت، وتستخدم الآلات، والمحركات الشحوم، والزيوت؛ لتقليل الاحتكاك، والتآكل حتى يمكن أن تستمر لفترة أطول.
من الطرق الأخرى أيضًا لتقليل الاحتكاك هي تغيير أنواع المواد الملامسة لبعضها البعض، فعلى سبيل المثال: قد ينتج عن ملامسة الجليد للصلب احتكاك أقل من احتكاك المطاط على الخرسانة.
هذا هو السبب في التزلج على الجليد بسهولة، ولكن لا تنزلق عند ارتداء أحذية مطاطية على الرصيف، كما أن هذه المواد المختلفة لها “معاملات احتكاك” مختلفة.
استخدام الاحتكاك
الاحتكاك أيضًا يساعدنا بشكل كبير؛ فإذا لم يكن للاحتكاك وجود؛ لما كنا نستطيع الحفاظ على ثباتنا، ويُستخدم أيضًا الاحتكاك في فرامل السيارة، وعندما نسير، أو نتسلق الجبال، ونشعل النار، وعند التزلج هبوطًا على الرمال، وأكثر من ذلك.
تجربة عن الاحتكاك
الأنواع المختلفة من الأسطح تخلق كميات مختلفة من الاحتكاك، وبعض المواد أكثر سلاسة من غيرها، فعلى سبيل المثال قم بأخذ ثلاثة أشياء مسطحة مع أنواع مختلفة من الأسطح، ثم قم بوضعها على أحد طرفي الجسم المسطح، ثم ارفعها بشكل بطيء؛ فستكون النتيجة أن العنصر الأقل احتكاكًا سيبدأ في الشريحة أولاً.
هناك عاملان رئيسان يؤثران على مقدار الاحتكاك الإجمالي:
- خشونة الأسطح، أو “معامل الاحتكاك”.
- القوة بين الجسمين.
في هذا المثال سنقوم بتغيير وزن الجسم المنزلق على الجسم المسطح، والقوة بين الجسمين، ثم قم بالتجربة عدة مرات مع أوزان مختلفة، وأسطح مختلفة، واكتشف كيف يتحكم هذان العاملان في الاحتكاك.
أنواع الاحتكاك
القوى الاحتكاكية
القوى الاحتكاكية، مثل f، تعارض دائمًا الحركة، أو محاولة الحركة بين الأشياء التي تكون في حالة اتصال، كما ينشأ الاحتكاك جزئيًا بسبب خشونة الأسطح المتلامسة بين الأجسام، ولكي يتحرك الكائن؛ يجب أن يرتفع إلى حيث يمكن أن يتخطى القمم على طول السطح السفلي؛ وبالتالي القوة مطلوبة فقط لتعيين الكائن في الحركة.
القيام بقطع بعض القمم؛ يتطلب أيضًا قوة للحفاظ على الحركة، ويرجع جزء كبير من الاحتكاك في الواقع إلى قوى جذابة بين الجزيئات التي تشكل الجسمين؛ بحيث لا تكون الأسطح الملساء تمامًا خالية من الاحتكاك، كما تعتمد هذه القوى اللاصقة أيضًا على المواد التي تصنعها الأسطح، موضحة على سبيل المثال: كثيرًا ما يتم طرح هذا التساؤل “لماذا تنزلق الأحذية المصنوعة من المطاط بشكل أقل من المشي بدون أحذية؟”.
بعض الحقائق عن الاحتكاك
- على الرغم من أن العجلات رائعة في التدوير، وتقليل الاحتكاك؛ إلا أنها لا تستطيع العمل بدون احتكاك؛ فسيكون من الصعب حقا الوقوف فقط دون احتكاك.
- الاحتكاك يمكن أن يولد الكهرباء الساكنة.
- يتم ضغط السطحين الأكثر صلابة معًا، مع زيادة القوة اللازمة للتغلب على الاحتكاك، وحملهما على الانزلاق.
- يستخدم الاحتكاك السائل كثيرًا في الحدائق المائية؛ حتى نتمكن من الانزلاق بسلاسة، وسرعة في أماكن الانزلاقات العملاقة.
- عند محاولة تحريك صندوق ثقيل عبر أرضية خرسانية؛ فقد تضغط بقوة على الصندوق ولا تتمكن من نقله مطلقًا؛ هذا يعني أن الاحتكاك الساكن يستجيب لما تفعله ، فهو يزداد ليكون مساويًا وفي الاتجاه المعاكس للدفع، لكن إذا ضغطت أخيرًا بشكل كافٍ؛ ستجد أن الصندوق ينزلق فجأة، ويبدأ التحرك.
- أن قوة الاحتكاك الحركي أقل من قوة الاحتكاك الساكن.
- إذا أضفت كتلة إلى الصندوق، على سبيل المثال: فإنك قمت بوضع صندوق فوقه؛ فستكون بحاجة إلى الضغط بقوة أكبر لبدء تشغيله، وكذلك للحفاظ على الحركة، وعلاوة على ذلك؛ إذا قمت بتزييت الخرسانة؛ فسوف تجد أنه من الأسهل البدء في تشغيل الصندوق واستمراره.
- هناك قوة كبيرة يمكن مقاومتها عن طريق الاحتكاك، مع عدم وجود حركة واضحة؛ فكلما ازداد الضغط على الأسطح معًا (مثل إذا تم وضع صندوق آخر على الصندوق)؛ فهناك حاجة إلى مزيد من القوة لتحريكها.
- يرجع جزء من الاحتكاك إلى قوى الالتصاق بين جزيئات السطح لجسمين؛ مما يفسر اعتماد الاحتكاك على طبيعة المواد.
- يختلف الالتصاق مع المواد التي تكون على اتصال، وهو جانب معقد من فيزياء السطح، وبمجرد أن يتحرك جسم ما؛ يكون هناك نقاط اتصال أقل، وعدد أقل من الجزيئات الملتصقة؛ لذلك يتطلب الأمر قوة أقل للحفاظ على حركة الكائن؛ حيث يكون بسرعات صغيرة، ولكن غير صفرية، الاحتكاك شبه مستقل عن السرعة.
للمزيد من التفاصيل يمكنكم تصفح بحث عن الاحتكاك وفوائده واضراره.