الاحتكاك الحركي والساكن
| English | العربية |
|---|---|
| static friction/ˈstætɪk ˈfrɪkʃn/ | الاحتكاك الساكن |
| kinetic friction/kɪˈnetɪk ˈfrɪkʃn/ | الاحتكاك الحركي |
| coefficient of static friction/ˌkəʊɪˈfɪʃənt ɒv ˈstætɪk ˈfrɪkʃn/ | معامل الاحتكاك الساكن |
لن يتحرك... ثم ينزلق فجأة
- ادفع صندوقًا ثقيلًا بلطف فلا يحدث شيء؛ ادفعه بقوة أكبر ولا يزال بلا حركة؛ ادفعه بقوة أكبر — فيندفع فجأة نحو الحركة.
- قبل أن يتحرك، تزداد احتكاك السكون لمطابقة دفعك تمامًا.
- بمجرد بدء الانزلاق، يتولى الأمر احتكاك الحركة — وعادة ما يكون أضعف قليلاً.
- كلاهما ينبع من تماسح الأسطح مع بعضها، وكلاهما يعمل متوازياً مع السطح.
احتكاك السكون يضبط نفسه
- احتكاك السكون يعارض الجسم الذي لم يتحرك بعد.
- يزداد ليطابق الدفع المطبق، حتى يصل إلى حد أقصى: $f_s \le \mu_s N$.
- تحت هذا الحد الأقصى يبقى الجسم في مكانه؛ ويكون الاحتكاك بنفس المقدار المطلوب فقط لتوازن الدفع.
- $\mu_s$ هو معامل احتكاك السكون، و$N$ هو القوة العمودية.
أي احتكاك يؤثر على جسم يُدفع ولكنه لم يبدأ في الحركة بعد؟
قبل الانزلاق، يعمل الاحتكاك الساكن ويزداد لمطابقة الدفع، حتى يصل إلى $\mu_s N$.
احتكاك الحركة شبه ثابت
- بمجرد بدء الانزلاق، يعمل احتكاك الحركة: $f_k = \mu_k N$.
- يبقى شبه ثابت بغض النظر عن سرعة انزلاق الجسم.
- عادةً $\mu_k < \mu_s$ — إذ يتطلب بدء الانزلاق قوة أكبر من الاستمرار في الانزلاق.
- ولهذا يبدو الصندوق وكأنه "ينطلق" ثم يصبح أسهل في الدفع.
الاحتكاك على منحدر
ارفع الزاوية أو معامل الاحتكاك لترى متى تبدأ المربع في الانزلاق أخيرًا.
صندوق انزلاق لديه قوة عمودية $N = 40\ \text{N}$ و$\mu_k = 0.3$. ما هي قوة الاحتكاك الحركي، بـ $\text{N}$؟
$f_k = \mu_k N = 0.3 \times 40 = 12\ \text{N}$.
معظم الأسطح، كيف تتقارن المعاملات؟
عادةً ما يكون $\mu_s > \mu_k$، لذا يتطلب كسر السكون قوة أكبر من الاستمرار في الانزلاق.
مما يعتمد الاحتكاك
- يعتمد الاحتكاك على القوة العمودية $N$ والأسطح، عبر $f = \mu N$.
- إذا ضغطت بقوة أكبر (أي زيادة $N$)، يزداد الاحتكاك؛ ولهذا الأشياء الثقيلة يصعب تحريكها.
- المفاجئ أنه لا يكاد يعتمد على مساحة التلامس — فالطوبة تنزلق بنفس السهولة على أي وجه منها.
- لا يعتمد على السرعة (بالنسبة لاحتكاك الحركة، كتقريب جيد).
تعتمد قوة الاحتكاك بشدة على مساحة التلامس بين السطحين.
بشكل تقريبي جيد، يعتمد الاحتكاك على $\mu$ والقوة العمودية، وليس مساحة التلامس.
قوة الاحتكاك هي معامل $\mu$ مضروبًا في القوة ____.
$f = \mu N$، حيث $N$ هي القوة العمودية التي تضغط السطحين معًا.
حدد جميع التغييرات التي تزيد من قوة الاحتكاك الحركي على صندوق منزلق.
الاحتكاك $= \mu_k N$: زيادة القوة العمودية أو خشنية السطح تزيده. مساحة التلامس والسرعة لا تكادان تؤثران.
احتكاك السكون ليس دائمًا $\mu_s N$ — فهذا مجرد أقصى قيمة له. تحت نقطة الانزلاق، يساوي احتكاك السكون أي قوة دفع يجب أن توازنه ($f_s \le \mu_s N$). كما أن الاحتكاك لا يكاد يعتمد على مساحة التلامس، لذا فإن الصندوق الأوسع ليس "أكثر تماسكًا".
يضغط صندوق على الأرض بقوة عمودية مقدارها $N = 40\ \text{N}$، و$\mu_k = 0.3$.
- أثناء الانزلاق، يكون احتكاك الحركة $f_k = \mu_k N = 0.3 \times 40 = 12\ \text{N}$.
- يعاكب هذا $12\ \text{N}$ الحركة، بغض النظر عن سرعة الصندوق.
احتكاك السكون ($f_s \le \mu_s N$) يزداد لمنع الحركة حتى يصل إلى حد أقصى؛ واحتكاك الحركة ($f_k = \mu_k N$) يعاكب الانزلاق ويبقى شبه ثابت. عادةً $\mu_s > \mu_k$. يعتمد الاحتكاك $= \mu N$ — حيث يتبع القوة العمودية، وليس مساحة التلامس أو السرعة.