الجدول
| الموضوع | الرابط |
|---|---|
| مقدمة في قوة الاحتكاك | الانتقال إلى القسم |
| حساب القوة العمودية على الأسطح المائلة | الانتقال إلى القسم |
| قوة الاحتكاك السكوني: التعريف والحساب | الانتقال إلى القسم |
| قوة الاحتكاك الحركي: التعريف والحساب | الانتقال إلى القسم |
| أمثلة عملية لحساب قوة الاحتكاك | الانتقال إلى القسم |
مقدمة في قوة الاحتكاك
تُعرّف قوة الاحتكاك بأنها القوة التي تقاوم حركة جسم صلب على سطح آخر، سواء كان هذا الجسم يتحرك انزلاقًا أو تدحرجًا. تتناسب قوة الاحتكاك طرديًا مع وزن الجسم ومعامل الاحتكاك بين السطحين المتلامسين. يُرمز لمعامل الاحتكاك بالرمز اليوناني μ (ميو). يُصنّف الاحتكاك إلى نوعين رئيسيين: الاحتكاك السكوني والاحتكاك الحركي.
حساب القوة العمودية على الأسطح المائلة
عندما يوضع جسم على سطح مائل، تؤثر عليه قوة الجاذبية الأرضية عموديًا لأسفل، وقوة عمودية من السطح تعمل بشكل عمودي على السطح المائل. تساوي القوة العمودية (N) m × g × cos(θ)، حيث m كتلة الجسم، g تسارع الجاذبية الأرضية (9.8 م/ث² تقريبًا)، و θ زاوية ميل السطح.
قوة الاحتكاك السكوني: التعريف والحساب
يُعرّف الاحتكاك السكوني بأنه القوة التي تمنع جسمًا ساكنًا من البدء في الحركة. يُعطى قانون الاحتكاك السكوني بالمعادلة التالية:
قوة الاحتكاك السكوني (Fs) = معامل الاحتكاك السكوني (μs) × القوة العمودية (Fn)
حيث μs هو معامل الاحتكاك السكوني، وهو قيمة ثابتة تعتمد على طبيعة السطحين المتلامسين.
قوة الاحتكاك الحركي: التعريف والحساب
يُعرّف الاحتكاك الحركي بأنه القوة التي تقاوم حركة جسم متحرك على سطح آخر. يُعطى قانون الاحتكاك الحركي بالمعادلة التالية:
قوة الاحتكاك الحركي (Fk) = معامل الاحتكاك الحركي (μk) × القوة العمودية (Fn)
حيث μk هو معامل الاحتكاك الحركي، وهو قيمة ثابتة تعتمد على طبيعة السطحين المتلامسين. عادةً ما يكون معامل الاحتكاك الحركي أقل من معامل الاحتكاك السكوني.
أمثلة عملية لحساب قوة الاحتكاك
مثال 1: صندوق خشبي كتلته 5 كغم يوضع على أرضية أفقية. إذا كان معامل الاحتكاك السكوني بين الصندوق والأرضية هو 0.3، فما هي قوة الاحتكاك السكوني القصوى التي يمكن أن تتحملها قبل أن يبدأ الصندوق بالحركة؟
الحل: نحتاج أولاً لحساب القوة العمودية، التي تساوي وزن الصندوق (m × g = 5 كغم × 9.8 م/ث² = 49 نيوتن). ثم نطبق قانون الاحتكاك السكوني: Fs = μs × Fn = 0.3 × 49 نيوتن = 14.7 نيوتن.
مثال 2: نفس الصندوق الخشبي في المثال السابق يُسحب بقوة أفقية مقدارها 20 نيوتن. إذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين الصندوق والأرضية هو 0.2، فما هي سرعة الصندوق؟ (هذا المثال مبسّط، حيث لا يُؤخذ بعين الاعتبار عوامل أخرى مثل مقاومة الهواء).
الحل: قوة الاحتكاك الحركي هي Fk = μk × Fn = 0.2 × 49 نيوتن = 9.8 نيوتن. القوة الصافية المؤثرة على الصندوق هي 20 نيوتن – 9.8 نيوتن = 10.2 نيوتن. باستخدام قانون نيوتن الثاني (F = ma)، يمكننا حساب تسارع الصندوق، ومنه سرعته.