بحث عن قوة الإحتكاك في الفيزياء
بحث عن قوة الاحتكاك في الفيزياء، قوة الإحتكاك تعتبر من الأشياء التي تحدث كثيراً في حياتنا اليومية، حيث نشاهد احتكاك الأجسام مع الأرض أو مع بعضها البعض، وأحياناً نطر لسحب بعض الأشياء الثقيلة على الأرض، ويحدث الإحتكاك عند ملامسة سطحين لبعضهما لبعض فيحدث بينهما قوة الإحتكاك، وتقل قوة الإحتكاك كلما كان السطح أقل خشونة، وسوف نعرض في هذا البحث التعريف الإحتكاك، وخواص وأنواع الإحتكاك، قوانين الاحتكاك، بعض التطبيقات على الإحتكاك.
مقدمة بحث عن قوة الاحتكاك في الفيزياء
تعرف قوة الإحتكاك بأنها قوة مقاومة جسم للحركة، وذلك حين يتحرك جسم على سطح أو جسم آخر، وتعتبر قوة الاحتكاك ليست كمثل القوة الكهرومغناطيسية وقوة الجاذبية.
والمفهوم العلمي لقوة الاحتكاك بأنها هي نتاج التجاذُب الكهرومغناطيسيّ بين الجُزيئات المشحونة لسطحين مُتلامسين .
ويزداد التصاق الجسمين بزيادة نقاط التماس أو الاحتكاك بينهما، حيث يتلامس الأجسام في نقاط معينة ولا تتلامس في نقاط أخرى، وقد بدأ علماء الفيزياء في دراسة قوة الإحتكاك في بداية القرن الخامس عشر الميلادي، وقد استخدم علماء الفيزياء حديثاً لقوة الاحتكاك لاكتشاف الاحتكاك بين الجزيئات والذرات للوصول لنظريات جديدة.
شاهد ايضًا : بحث عن مصادر الحصول على المعلومات
خواص الإحتكاك
1. قوة الإحتكاك تعمل في الاتجاه المضاد الذي يميل له الجسم الذي يتحرك عليه، حيث يقاوم السطح حركة الجسم الذي يتحرك عليه في الاتجاه المضاد.
2. قوة الإحتكاك تتساوى في المقدار مع القوة المؤثرة في إتجاه يمس سطح، وهذه القوة التي تؤثر على الجسم هي التي تتسبب في الحركة، وذلك في حالة ما كان الجسم متزن.
3. كلما زادت قوة الاحتكاك بين الجسم والسطح، كلما زادت قوة التماس بينهما، ويعرف الاحتكاك في هذه الحالة ب”الإحتكاك النهائي”.
4. تظل قيمة قوة الاحتكاك كما هي لا تتغير مع حركة الجسم أو زيادة سرعة الجسم، وتعتبر قيمة قوة الاحتكاك نهائية حتى بعد تحرك الجسم.
5. قوة الإحتكاك النهائي وقوة رد الفعل العمودي تظل دائما ثابتة السطحين، وتعتمد على طبيعة الجسمين وليس على الكتلة او الشكل.
6. يعرف معامل الاحتكاك بأنه النسبة بين مقدار الاحتكاك النهائي ومقدار رد الفعل العمودي.
أنواع الاحتكاك
الاحتكاك نوعان هما
الاحتكاك الساكن
وهي عبارة عن احتكاك جسم ثابت سطح ثابت أيضاً هذان الجسمان يكونا متلامسين، ومثال ذلك الطاولة سطح الأرض، ويسمى الاحتكاك السكوني، ويحتك لقوة أكبر منه للتغلب على قوة الاحتكاك الساكن.
الإحتكاك المتحرك
وتنشأ هذه القوة نتيجة حركة جسم على آخر متلامسين أو حركة الجسمين معاً، وتحتاج لقوة أقل من التي يحتاجها الاحتكاك الساكن، حيث يحتاج الجسم المتحرك لقوة أقل لتحريك من القوة التي يلزمها الجسم الثابت لحركته.
ومن أمثلة الإحتكاك المتحرك هو الاحتكاك الانزلاقي بين جسمين، وهناك ما يسمى بالإحتكاك المائع:
وهو يكون بين جسمين أحدهما صلب والآخر سائل أو غازي، ومثال ذلك الطائرة التي تقاوم الهواء في الجو كلي تتحرك، وأيضاً الغطاس في الماء.
قوانين الاحتكاك
1. قوة الاحتكاك تتناسب طردياً مع وزن الجسم، بمعنى كلما زاد وزن الجسم زادت قوة الإحتكاك.
2. كلما زادت قوة الاحتكاك تقل كل من السرعة والمسافة وبالعكس.
3. تتغير قوة الاحتكاك بتغير نوع الأسطح المتلامسة.
4. تعمل قوة الإحتكاك على إبطاء سرعة الجسم.
كيف نقلل قوة الإحتكاك؟
الأجهزة
نستخدم بعض الاجهزة مثل العجلات والسيور التي تستخدم في المطارات وهي تحاول الاحتكاك الانزلاقي إلى الاحتكاك دحروجي، الذي يعمل على تقليل قوة الإحتكاك.
التقنيات
استخدام الروابط بين المقررات وهذه الروابط تكون رخوة، وهي تقلل من قوة الإحتكاك، حيث تجر كل مقطورة على حدى وليست كلها مرة واحدة.
المزلقات
تستخدم الزيوت والتشحيم لتقليل الإحتكاك وتسمى”مزلقات” حيث يعمل الزيت على تقليل قوى الاحتكاك بين الجسم والسطح.
وتعتبر درجة اللزوجة مهمة جداً، ويتم تحديد كفاءة زيت التشحيم على أساس درجة اللزوجة التي تتحدد من خلال تداخل جزيئات السائل، حيث تزداد لزوجة السائل كلما زادت تداخل جزيئات السائل، كذلك يرتبط بتأثير درجة الحرارة على زيت التشحيم، حيث تتداخل الجزيئات بقوة مع درجات الحرارة العالية.
الالتحام البارد
كلما كان السطح خشن زادت قوة الاحتكاك، ومع وضع سطحين السن تمامًا وبعد إزالة الشوائب بواسطة الفراغ فإنهما يلتصقان، وهو ما يطلق عليه الالتحام البارد، وهي مرحلة انعدام الاحتكاك، التي تؤدي لالتصاق السطحين.
شاهد ايضًا : بحث عن الحاسب الآلي ومكوناته
تطبيقات على الاحتكاك
- الدراجات الهوائية : حيث تضع للدراجات الهوائية زيوت التشحيم لتقليل من احتكاك الدراجة .
- إطارات السيارات : تكون الاطارات ملساء لكي تقلل من احتكاك الدراجات بالأرض أثناء السير.
- المكابح : تستخدم قوة الإحتكاك لكبح مكابح السيارات حيث قوة المقاومة توقف قوة المحرك.
- احتكاك اليدين مع بعضها تؤدي على التدفئة، حيث تولد لديه طاقة حرارية تجعله يشعر بالتدفئة.
- تصنع سيارات السباق بشكل أكثر انسيابية لكي تقلل من مقاومة الهواء، حيث تستهلك السيارة لترات من البنزين، لكي تقاوم احتكاك الهواء بالسيارة في اثناء السير، ولهذا فإن سيارات السباق تكون أكثر انسيابية لتقليل مقاومة الهواء للسيارة.
مساوئ الإحتكاك
- استخدام الاحتكاك مع الوقت يعمل على تشويه شكل السطح.
- مع تكرار الاحتكاك وزيادة التشوه يتم تحويل التشوه إلى حرارة تحتاج للتخلص من هذه الحرارة عند استخدام الآلات وذلك عن طريق التبريد.
- يتم إهدار كم كبير من الطاقة عند تكرار عملية الإحتكاك، حيث تذوب بعض الأجزاء بالإحتكاك.
- يؤدي الاحتكاك المتكرر في فترات طويلة الى تعطل الآلات مع مرور الوقت.
تسبب الاحتكاك في تأخر اكتشاف العديد من القوانين الخاصة بالحركة وذلك نتيجة الإحتكاك، حيث تعمل الحرارة التي تتولد من الاحتكاك على تبديد الحرارة بسرعة وعمل ذلك على تأخر اكتشاف القوانين الخاصة بالحركة. - قال الفيلسوف “أرسطو” أن الأجسام المتحركة تفقد طاقتها بدون وجود قوة معاكسة لها، وهذه النظرية تم إثبات خطأها وكان السبب في هذا الخطأ يعود للاحتكاك .
زاوية الاحتكاك
تقاس زاوية الاحتكاك وهي الزاوية المحصورة بين رد الفعل المحصل ورد الفعل العمودي، ونلاحظ تزايد قيمة هذه الزاوية كلما زاد قوة الإحتكاك وذلك مع افتراض ثبات مقدار قوة رد الفعل العمودي، وعندما يصبح الاحتكاك في درجاته العظمى يكون قيمة هذه الزاوية في نهايتها العظمى، وتسمى الزاوية “زاوية الاحتكاك”.
معامل الإحتكاك
عند تحريك جسمين من الصلب في عكس بعضهما البعض، فإنهما يتعرضان لقوة الاحتكاك، ويعتبر الإحتكاك بمثابة عدد كسري القوة العمودية بين السطحين، ويكون التوصل للعدد الكسري عن طريق معامل الاحتكاك والذي يتوصل له بإجراء بعض التجارب.
شاهد ايضًا : بحث كامل عن النحل وفوائده للإنسان
خاتمة بحث عن قوة الاحتكاك في الفيزياء
وفي نهاية هذا البحث فإننا قد عرضنا بهذا البحث قوة الاحتكاك في الفيزياء، وفي النهاية فإن مبادئ الاحتكاك تعتبر معقدة جدا وخاصة في ظل اكتشاف الفيزياء الحديثة، وتعرقل قوانين الاحتكاك الكثير من الصناعات الضرورية والدقيقة، وأرجوا أن أكون قد وفقت لعرض هذا البحث، فإن وفقت فمن الله وإن أخطأت فمن نفسي والشيطان، وأدعو الله عز وجل ان ينفعنا بما علمنا وأن يجعل هذا العلم النافع شفيع لنا يوم القيامة.