بحث عن الاحتكاك وفوائده واضراره

يُعرف الاحتكاك على أنه القوة التي تنشأ عندما يتحرك جسمان متلاصقان في اتجاهين معاكسين، وتتولد بينهما طاقة ضاغطة. تساعد هذه الطاقة في تلاحم الجسمين وتوليد طاقة حرارية ناجمة عن الاحتكاك. وتحدث قوة الاحتكاك بين جميع أنواع المواد، سواء كانت صلبة أو سائلة أو غازية، بأشكال مختلفة.

بحث عن الاحتكاك :

هي كمية فيزيائية متجهة تعرف بـ “أ”، وتحدث القوة بين جسمين عندما يتحرك أحدهما فوق الآخر، وكلما زادت خشونة السطحين زادت القوة بينهما، ومع زيادة القوة الضاغطة على الجسمين واتجاههما بعكس حركة الآخر، يتولد كمية حرارة.

أنواع الاحتكاك :

لا يمكن العثور على أي بيئة تخلو من عملية الاحتكاك، حتى في الفضاء الخارجي يحدث الاحتكاك، حيث تتفاعل الجزيئات الصغيرة مع بعضها البعض لتشكل قوة احتكاك، وتوجد عدة أنواع من الاحتكاكات وهي كالتالي:

• احتكاك حركي:

يحدث هذا النوع من الاحتكاك نتيجة حركة جسم واحد بالنسبة لجسم آخر، وتكون قوة هذين الجسمين أقل من قوة الاحتكاك الساكنة. وبالتالي، يحتاج الجسم إلى قوة أقل لإكمال حركته مقارنة بما يحتاجه للتحرك من السكون. ومن الأمثلة المهمة على الاحتكاك الحركي، الاحتكاك الانزلاقي الذي يحدث بين جسمين صلبين، والاحتكاك السائل الذي يحدث بين جسم سائل أو غازي وجسم صلب، مثل المقاومة التي تواجهها الطائرات أثناء التحليق في الفضاء، والقوة التي يتعرض لها الغطاس أثناء الغطس.

• احتكاك دوار:

يحدث الاحتكاك عندما تتحرك كرة أو عجلة أو اسطوانة أو أي جسم آخر على سطح ما، ويحدث الاحتكاك الرئيسي بسبب فقدان الطاقة التي تتحول إلى تشوه الأجسام، فعلى سبيل المثال، عندما تتحرك كرة ما على سطح مسطح، يتسطح السطح قليلاً حيث يصبح مسنناً عند نقطة الاحتكاك مع الكرة، وهذا الفقدان في السطح والكرة هو السبب في عدم ارتداد الكرة عند سقوطها إلى نفس المستوى الذي سقطت منه، ولذلك، فإن معامل الاحتكاك للاحتكاك الدوار يعتبر أقل من الاحتكاك الطبيعي بمقدار 100/1000 مرة.

• احتكاك ساكن:

الاحتكاك الساكن هو القوة التي تحدث بين جسمين متلامسين ولا يتحركان، وتتطلب تغلبها قوة أكبر منها، ويتم ذلك بواسطة قوة ابتدائية أكبر من الاحتكاك الساكن. ويكون مقدار الاحتكاك الساكن أكبر من الاحتكاك الحركي الذي يحدث بين الجسمين حين يتحركان بعضهما البعض.

تتعرض ذرات المواد الصلبة للاحتكاك بينها، فعند ضغط مكعب مصنوع من مادة معدنية فإن جميع الذرات المكونة له تتحرك مما يتسبب في احتكاك داخلي. أما في السوائل، فإن قوة الاحتكاك تكون اللزوجة التي تمثل المقاومة الخاصة لحركة طبقتين من الموائع. وكلما كانت كثافة السائل أكبر، كلما كانت اللزوجة أعلى. فمثلاً، العسل لديه لزوجة أكبر من الماء.

فوائد الاحتكاك :

تعتمد العديد من التصاميم الميكانيكية على قوة الاحتكاك، ويعتبرون أن الشغل الذي يذهب هباءًا في الاحتكاك هو الشغل الضائع، ورغم أن قوة الاحتكاك تؤدي إلى حدوث تشوه في الآلات بسبب الحرارة التي تنتج، إلا أن هذه القوة تتيح عدة فوائد:

• يتعذر على الإنسان حمل العديد من الأشياء، لذلك يصعب عليه المشي، حيث يمكن أن تنزلق قدماه عن الأرض.
• تعتمد وسائل المواصلات على قوة الاحتكاك بين العجلات والأرض لتتمكن من العمل، وإذا لم تكن قوة الاحتكاك كافية، فإنها لن تستطيع الحركة.
• إذا لم يكن هناك قوة احتكاك، فإن الجبال ستتفكك وينحدر التربة منها.
• يمكن للإنسان أن يمسك الأشياء بيديه دون أن تسقط.
• يساعد احتكاك الجبال على تثبيت التربة وتثبيت النباتات في مكانها، وبدون هذا الاحتكاك، ستصبح الحياة غير مستقرة.

معامل الاحتكاك :

عندما يتحرك جسمان صلبان مقابل بعضهما البعض، فإن الجسمان سيتعرضان لقوة احتكاك حركية، ويساوي هذا الاحتكاك عدد كسري للقوة العمودية بين السطحين، ويتم التوصل إلى هذا العدد الكسري بواسطة معامل الاحتكاك، الذي يحدد بعد القيام بعدد كبير من التجارب.

أضرار الإحتكاك :

• يتسبب في إهدار الحرارة التي تنجم عن المجهود الذي يتم بذله في الاحتكاك.
• يؤدي الإجهاد المستمر إلى فقدان الجسم لكفاءته وقدرته على التحمل، حيث يصبح الجسم باليًا مثل بعض الآلات التي تتعطل وتصدر أصواتًا مزعجة نتيجة التآكل.
• يتسبب إنشاء الطاقة الحرارية في انصهار العديد من الأجسام، مما يؤدي إلى تشوه شكلها.

بعض الطرق التي تفيد في تقليل الاحتكاك :

• تصميم الأجهزة على شكل انسيابي يقلل من قوة الاحتكاك مع الهواء.
• يتعين تشحيم الآلات والمعدات وتزييتها بانتظام.
• يمكن استخدام المواد المصنوعة من المطاط والفلين لتقليل الاحتكاك.
• يعتمد استخدام الأجهزة التي تمنع الاحتكاك الحراري وتحويله إلى احتكاك متدحرج، مثل العربات المستخدمة في المطارات، على نطاق واسع لتقليل الاحتكاك والتآكل.