ما هو الاحتكاك؟

• أنواع الاحتكاك
• معامل الاحتكاك
• تطبيقات الاحتكاك
• موارد إضافية
• قائمة المراجع

الاحتكاك هو مقاومة حركة جسم يتحرك بالنسبة إلى آخر. وفقًا لـ المجلة الدولية للأنظمة المتوازية والناشئة والموزعة (يفتح في علامة تبويب جديدة) ، لا يتم التعامل معه كقوة أساسية ، مثل الجاذبية أو الكهرومغناطيسية . بدلاً من ذلك ، يعتقد العلماء أنه نتيجة التجاذب الكهرومغناطيسي بين الجسيمات المشحونة في سطحين متلامسين.

بدأ العلماء في تجميع القوانين التي تحكم الاحتكاك معًا في القرن الخامس عشر الميلادي ، وفقًا لكتاب ميكانيكا التربة (يفتح في علامة تبويب جديدة) ، ولكن نظرًا لأن التفاعلات معقدة للغاية ، فإن تحديد قوة الاحتكاك في المواقف المختلفة يتطلب عادةً تجارب ولا يمكن اشتقاقها من المعادلات أو القوانين وحدها.

لكل قاعدة عامة حول الاحتكاك ، هناك العديد من الاستثناءات. على سبيل المثال ، في حين أن اثنين من الأسطح الخشنة (مثل ورق الصنفرة) يحتكان ببعضهما البعض في بعض الأحيان يكون لهما المزيد من الاحتكاك ، فإن المواد المصقولة بسلاسة (مثل ألواح الزجاج) التي تم تنظيفها بعناية من جميع جزيئات السطح قد تلتصق ببعضها البعض بقوة شديدة ، وفقًا لـ الجمعية الملكية (يفتح في علامة تبويب جديدة).

أنواع الاحتكاك

هناك نوعان رئيسيان من الاحتكاك:ثابت و حركي وفقًا لمجلة مدرس الفيزياء (يفتح في علامة تبويب جديدة). يعمل الاحتكاك الساكن بين سطحين لا يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض ، بينما يعمل الاحتكاك الحركي بين الأجسام المتحركة.

في السوائل ، الاحتكاك هو المقاومة بين الطبقات المتحركة للسائل ، والتي تُعرف أيضًا باسم اللزوجة. بشكل عام ، تكون السوائل الأكثر لزوجة أكثر سمكًا ، وفقًا لمجلة عسر البلع (يفتح في علامة تبويب جديدة) ، لذلك يحتوي العسل على احتكاك سائل أكثر من الماء.

الذرات يمكن أن يتعرض الاحتكاك داخل مادة صلبة أيضًا. على سبيل المثال ، إذا تم ضغط كتلة صلبة من المعدن ، فإن جميع الذرات الموجودة داخل المادة تتحرك ، مما يؤدي إلى حدوث احتكاك داخلي.

في الطبيعة ، لا توجد بيئات خالية تمامًا من الاحتكاك ، وفقًا لـ الجمعية الفيزيائية الأمريكية (يفتح في علامة تبويب جديدة):حتى في الفضاء السحيق ، قد تتفاعل جزيئات صغيرة من المادة مسببة الاحتكاك.

معامل الاحتكاك

جسمان صلبان يتحركان ضد بعضهما البعض يختبران الاحتكاك الحركي ، وفقًا لمجلة Physical Review Letters (يفتح في علامة تبويب جديدة). في هذه الحالة ، الاحتكاك هو جزء من القوة العمودية التي تعمل بين جسمين (يتم تحديد الكسر بواسطة رقم يسمى معامل الاحتكاك ، والذي يتم تحديده من خلال التجارب). بشكل عام ، القوة مستقلة عن منطقة التلامس ولا تعتمد على مدى سرعة تحرك الجسمين.

يعمل الاحتكاك أيضًا في الأشياء الثابتة. يمنع الاحتكاك الساكن الأجسام من الحركة ويكون بشكل عام أعلى من قوة الاحتكاك التي يتعرض لها نفس الجسمين عندما يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض ، وفقًا للمجلة Wear (يفتح في علامة تبويب جديدة). الاحتكاك الساكن هو ما يبقي الصندوق على منحدر من الانزلاق إلى الأسفل.

تطبيقات الاحتكاك

يلعب الاحتكاك دورًا مهمًا في العديد من العمليات اليومية. على سبيل المثال ، عندما يحتك جسمان معًا ، يتسبب الاحتكاك في تحويل بعض طاقة الحركة إلى حرارة ، وفقًا لـ الجمعية الكيميائية الأمريكية (يفتح في علامة تبويب جديدة). هذا هو السبب في أن فرك العودين معًا سيؤدي في النهاية إلى نشوب حريق.

الاحتكاك مسؤول أيضًا عن تآكل تروس الدراجات والأجزاء الميكانيكية الأخرى. لهذا السبب تستخدم المزلقات أو السوائل غالبًا لتقليل الاحتكاك - والتآكل - بين الأجزاء المتحركة ، وفقًا لـ Journal of Mechanical Design (يفتح في علامة تبويب جديدة).

موارد إضافية

يمكنك سماع المزيد حول كيفية حدوث الاحتكاك في الفضاء من رائد الفضاء بول ريتشاردز (يفتح في علامة تبويب جديدة). بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك قراءة المزيد حول الأنواع المختلفة من الاحتكاك في هذه المقالة من World Atlas (يفتح في علامة تبويب جديدة).

ببليوغرافيا

"الجوانب المنطقية والمعلوماتية في علوم السطح:الاحتكاك ، الشعيرات الدموية ، والكره الفائق". المجلة الدولية للأنظمة المتوازية والناشئة والموزعة. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/17445760.2017.1419350 (يفتح في علامة تبويب جديدة)

Lambe، T.W، &Whitman، R. V. "ميكانيكا التربة" المجلد. 10 (1991). جون وايلي وأولاده. https://books.google.co.uk/books?id=oRLcDwAAQBAJ&pg=PA62&lpg=PA62&dq=laws+of+friction+1400s&source=bl&ots=rKx9ZWwiml&sig=ACfU3U0PBzqILMCPr29_W7mr_HhZt8qqhQ&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwi8i6Of-u31AhWXi1wKHeLaAssQ6AF6BAgsEAM#v=onepage&q =قوانين٪ 20of٪ 20friction٪ 201400s &f =false (يفتح في علامة تبويب جديدة)

"تأثير خشونة السطح على التصاق المواد الصلبة المرنة". وقائع الجمعية الملكية أ (1975). https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.1975.0138 (يفتح في علامة تبويب جديدة)

"تأثير درجة حرارة السطح على الاحتكاك الحركي". مدرس الفيزياء (2005). https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.1869429 (يفتح في علامة تبويب جديدة)

"خدمة قياسات درجة حرارة اللزوجة للرحيق والسوائل السميكة بالعسل". عسر البلع (2008). https://link.springer.com/article/10.1007/s00455-007-9098-z (يفتح في علامة تبويب جديدة)

"الفوتونات هي سحب". الجمعية الفيزيائية الأمريكية (2003). https://physics.aps.org/story/v12/st22 (يفتح في علامة تبويب جديدة)

"طبيعة عدم الاستقرار الميكانيكي وتأثيره على الاحتكاك الحركي". رسائل المراجعة البدنية (2002). https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.89.224301 (يفتح في علامة تبويب جديدة)

"حول طبيعة الاحتكاك الساكن والاحتكاك الحركي والزحف". ملابس (2003). https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164803002345 (يفتح في علامة تبويب جديدة)

"آثار الخسارة الاحتكاكية على كفاءة محرك سلسلة الدراجات". مجلة التصميم الميكانيكي (2001). https://asmedigitalcollection.asme.org/mechanicaldesign/article-abstract/123/4/598/445688/Effects-of-Frictional-Loss-on-Bike-Chain-Drive (يفتح في علامة تبويب جديدة)