شرح درس الاحتكاك – القوى في بعدين

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته .....

شرح درس الاحتكاك – القوى في بعدين

نبدأ على بركة الله ..

الاحتكاك هو احد الظواهر الفيزيائية المنتشرة بكثرة من حولنا . ومن أمثلته :

    -        عندما تقوم بتحريك يدك فوق سطح المقعد تشعر بقوة تمانع حركة يدك . هذه القوة تعرف بالاحتكاك.

    -        عند دفعك لكتاب فوق سطح الطاولة فإن يتحرك لفترة قصيرة ثم يتوقف . وذلك بفعل الاحتكاك الذي يكون معاكسا لقوة دفع الكتاب مما يقلل من تأثيرها ومقدارها إلى أن تتوقف. وسنوضح كيفية ذلك أثناء الشرح.

أنواع الاحتكاك:

1)  الاحتكاك السكوني.

2)  الاحتكاك الحركي.

 الاحتكاك الحركي : القوة التي يؤثر بها أحد السطحين في السطح الآخر عندما يحتك السطحان أحدهما بالآخر بسبب حركة أحدهما أو كليهما .

مثالا : دفع الكتاب فوق سطح الطاولة . حيث ان الكتاب متحرك والطاولة ثابتة .

الاحتكاك السكوني : القوة التي يؤثر بها أحد السطحين في السطح الثاني عندما لا توجد حركة بينهما .

مثالا : دفع اريكة على أرضية الغرفة دون ان تتحرك الاريكة . حيث أن الأريكة والأرضية كلاهما سطح ساكن .

في الحالات التالية سنوضح كيف تتحول قوة الاحتكاك السكوني الى قوة احتكاك حركي وسنقوم بتطبيق ذلك على مثال الاريكة السابق ..

التوضيح : يقوم الولد في الصورة بدفع الاريكة ولكنها لا تتحرك وذلك لان القوة التي يدفع بها الولد أقل من قوة الاحتكاك السكوني الناتجة عن تلامس الأريكة مع الأرضية .

التوضيح : في هذه الحالة حاول الولد أن يقوم بدفع الاريكة بقوة أكبر من القوة التي بذلها في المرة الأولى , ولكن لم تتحرك الأريكة كذلك فلماذا ؟

لان القوة التي دفع بها الولد لا تزال أقل من قوة الاحتكاك الناتجة عن تلامس الأريكة مع الأرضية وهذا يعني أن نوع الاحتكاك سكوني حيث لم تتحرك الأريكة .

التوضيح : في هذه الحالة قرر الولد أن يبذل كل ما لديه من قوة لتحريك الأريكة , وفعلا نجح في ذلك فقد تحركت الأريكة من مكانها . وفي هذه الحالة يمكننا ان نقول ان قوة الاحتكاك هي قوة احتكاك حركي  .

من الحالات الثلاث السابقة يمكننا القول ..

    -        ان أي سطحين متلامسين دون ان يتحرك احدهما على الآخر فإن القوة بينهما قوة احتكاك سكوني .

    -        وعند بذل أي قوة اقل من قوة الاحتكاك بين السطحين فان السطحين لا يتحركان فتكون قوة الاحتكاك بينهما احتكاك سكوني .

    -        وعند بذل قوة أكبر من قوة الاحتكاك السكوني بين السطحين فإن القوة بين هذين السطحين هي قوة احتكاك حركي.

علام تعتمد قوة الاحتكاك ؟

تعتمد قوة الاحتكاك بشكل أساسي على المواد التي تتكون منها السطوح ( فقوة الاحتكاك تكون عالية كلما كان السطح خشننا , وتكون قليلة كلما كان السطح أملسا . )

مثالا : قوة الاحتكاك بين نعل حذائك والاسمنت تكون أكبر منها بين نعل الحذاء والسطح الجليدي .

هل تعتمد قوة الاحتكاك على مساحة سطح الجسمين المتلامسين او سرعة حركتهما ؟

لا, فقد اثبتت التجارب أن قوة الاحتكاك بين سطحين لا علاقة لها بكل من مساحة السطح و سرعة الحركة . بل المهم هي القوة العامودية بين الجسمين . فكلما ازدادت قوة الدفع كانت قوة الاحتكاك الناتجة أكبر .

حسننا الان لابد أنك فهمت الفرق بين قوة الاحتكاك الحركي وقوة الاحتكاك السكوني. وللتسهيل فإننا ننظر إلى العبارتين التاليتين والتي توضحان الفرق بحيث يكون الامر سهلا وواضحا . 

القوة المبذولة  > قوة الاحتكاك بين السطحين  = احتكاك سكوني

القوة المبذولة > قوة الاحتكاك بين السطحين   = احتكاك حركي

فهذه العبارتان توضحان لنا متى تتحول قوة الاحتكاك السكوني إلى قوة احتكاك حركي .

 ولكن ماذا يحدث إذا سحبنا جسم على سطح ما بسرعة ثابتة ؟

ما يحدث هو ان قوة الاحتكاك ستساوي القوة التي سحبت بها الجسم مقدارا وتعاكسها اتجاها .  

ملاحظة : من المهم ان نعرف ان القوة العامودية تتناسب طرديا مع قوة الاحتكاك الحركي .

ففي المنحنى التالي نلاحظ أن الميل لورق الصنفرة هو أكبر ميل وذلك لخشونتها ويليها السطح الخشن لطاولة أما الميل لسطح طاولة أملس فيكون صغيرا .

فمن الطبيعي ان سحب جسم على سطح ورق الصنفرة سيكون أصعب من سحبها على سطح طاولة أملس . ولذا فإن الميل يرتبط بمقدار قوة الاحتكاك الناتجة .

معامل الاحتكاك الحركي  : ميل الخط الممثل للعلاقة البيانية بين قوة الاحتكاك الحركي والقوة العامودية , وهو ثابت وليس له وحدة قياس . 

معامل الاحتكاك السكوني : ثابت وليس له وحدة قياس , ويعتمد على السطحين المتلامسين  , ويستعمل لحساب قوة الاحتكاك السكونية العظمى قبل بداية الحركة .

       

تذكر أن :  قوة الاحتكاك السكوني هي استجابة لقوة أخرى تحاول أن تجعل الجسم الساكن يبدأ حركته . فإن لم يكن هناك قوة تؤثر في الجسم فإن قوة الاحتكاك السكوني تساوي صفرا.

أما إذا كان هناك قوة تحاول أن تسبب الحركة فإن قوة الاحتكاك السكوني تزداد لتصل إلى القيمة القصوى قبل أن تتغلب عليها القوة المؤثرة وتبدأ الحركة .

يبين الجدول التالي معاملات الاحتكاك بين سطوح مختلفة :

عند التعامل مع الحالات التي تتضمن قوى الاحتكاك ينبغي تذكر الأمور التالية :

   -        يؤثر الاحتكاك دائما في اتجاه يعاكس اتجاه الحركة ( أو عندما يكون الجسم على وشك الحركة في حالة الاحتكاك السكوني ) .

   -        يعتمد مقدار قوة الاحتكاك على مقدار القوة العامودية بين سطحين , ولكن ليس من الضروري أن يعتمد على وزن أي من الجسمين .

   -        حاصل ضرب معامل الاحتكاك السكوني في القوة العامودية يعطي القيمة القصوى لقوة الاحتكاك السكوني .

ملاحظة : فهرس يحتوي على جميع دروس فيزياء 1 - فيزياء اولى ثانوي الفصل الأول والثاني >> انقر هنا   

تم بحمد الله

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

بالتوفيق للجميع ...^_^