الامارات 7 - الاحتكاك السكوني (بالإنجليزية: Static friction) هو القوة التي تؤثر على جسم معين وتمنعه من الحركة، حتى مع تطبيق قوة عليه. فعلى سبيل المثال، عند محاولة دفع جسم ثابت على سطح ما، يظل الجسم في مكانه نتيجة للقوة الناشئة بين الجسم والسطح، والتي تكون أكبر من القوة المطبقة عليه. تجدر الإشارة إلى أن الاحتكاك الساكن دائماً يكون معاكسا لاتجاه الحركة المحتملة.
من أمثلة الاحتكاك الساكن: الكتب الموضوعة على رف، أو المنشفة المعلقة. ولكي يتم إلغاء قوة الاحتكاك الساكن وتحريك الجسم، يجب تطبيق قوة أكبر من تلك الناتجة عن الاحتكاك بين الجسم والسطح. بمجرد أن يبدأ الجسم في التحرك، يتغير نوع الاحتكاك ليصبح احتكاكًا حركيًا.
أنواع الاحتكاك السكوني
ينقسم الاحتكاك السكوني إلى عدة أنواع، بناءً على طبيعة المواد والحالة الفيزيائية لها:
احتكاك السوائل: وهو الاحتكاك الناشئ بين أجزاء سائل لزج أو بين سائلين لزجين.
احتكاك المزلقات: يحدث عند استخدام زيوت أو مواد مزلقات لتقليل تآكل مكونات الآلات، حيث يُعرف الاحتكاك الناتج بين زيت التشحيم والسطحين الصلبين باحتكاك زيوت التشحيم.
الاحتكاك الداخلي: هو الاحتكاك الناتج بين مكونات المادة نفسها.
الاحتكاك الجاف: يحدث بين سطحين صلبين ويمكن أن يكون إما ساكنًا أو حركيًا.
قانون الاحتكاك السكوني
عند تطبيق قوة صغيرة على جسم ثابت، تكون قوة الاحتكاك مساوية لتلك القوة ومعاكسة لها في الاتجاه. ولكن عندما تزداد القوة المطبقة، يبدأ الجسم في التحرك بمجرد أن تتغلب القوة المطبقة على الاحتكاك الساكن. يعبر عن هذا القانون بالعلاقة التالية:
قوة الاحتكاك السكوني العظمى
=
معامل الاحتكاك السكوني
×
القوة العمودية
قوة الاحتكاك السكوني العظمى=معامل الاحتكاك السكوني×القوة العمودية
مثال: إذا تم تطبيق قوة مقدارها 5500 نيوتن على مزلجة، وكان معامل الاحتكاك السكوني بين المزلجة والثلج 0.75، وكتلة المزلجة 700 كجم، فإننا نحسب قوة الاحتكاك السكوني العظمى كما يلي:
القوة العمودية = الكتلة × تسارع الجاذبية الأرضية
القوة العمودية =
700
×
9.8
=
6860
700×9.8=6860 نيوتن
قوة الاحتكاك السكوني العظمى = معامل الاحتكاك السكوني × القوة العمودية
قوة الاحتكاك السكوني العظمى =
0.75
×
6860
=
5145
0.75×6860=5145 نيوتن
بما أن القوة المطبقة (5500 نيوتن) أكبر من قوة الاحتكاك السكوني العظمى (5145 نيوتن)، فإن القوة المطبقة قادرة على التغلب على الاحتكاك وتحريك المزلجة
من أمثلة الاحتكاك الساكن: الكتب الموضوعة على رف، أو المنشفة المعلقة. ولكي يتم إلغاء قوة الاحتكاك الساكن وتحريك الجسم، يجب تطبيق قوة أكبر من تلك الناتجة عن الاحتكاك بين الجسم والسطح. بمجرد أن يبدأ الجسم في التحرك، يتغير نوع الاحتكاك ليصبح احتكاكًا حركيًا.
أنواع الاحتكاك السكوني
ينقسم الاحتكاك السكوني إلى عدة أنواع، بناءً على طبيعة المواد والحالة الفيزيائية لها:
احتكاك السوائل: وهو الاحتكاك الناشئ بين أجزاء سائل لزج أو بين سائلين لزجين.
احتكاك المزلقات: يحدث عند استخدام زيوت أو مواد مزلقات لتقليل تآكل مكونات الآلات، حيث يُعرف الاحتكاك الناتج بين زيت التشحيم والسطحين الصلبين باحتكاك زيوت التشحيم.
الاحتكاك الداخلي: هو الاحتكاك الناتج بين مكونات المادة نفسها.
الاحتكاك الجاف: يحدث بين سطحين صلبين ويمكن أن يكون إما ساكنًا أو حركيًا.
قانون الاحتكاك السكوني
عند تطبيق قوة صغيرة على جسم ثابت، تكون قوة الاحتكاك مساوية لتلك القوة ومعاكسة لها في الاتجاه. ولكن عندما تزداد القوة المطبقة، يبدأ الجسم في التحرك بمجرد أن تتغلب القوة المطبقة على الاحتكاك الساكن. يعبر عن هذا القانون بالعلاقة التالية:
قوة الاحتكاك السكوني العظمى
=
معامل الاحتكاك السكوني
×
القوة العمودية
قوة الاحتكاك السكوني العظمى=معامل الاحتكاك السكوني×القوة العمودية
مثال: إذا تم تطبيق قوة مقدارها 5500 نيوتن على مزلجة، وكان معامل الاحتكاك السكوني بين المزلجة والثلج 0.75، وكتلة المزلجة 700 كجم، فإننا نحسب قوة الاحتكاك السكوني العظمى كما يلي:
القوة العمودية = الكتلة × تسارع الجاذبية الأرضية
القوة العمودية =
700
×
9.8
=
6860
700×9.8=6860 نيوتن
قوة الاحتكاك السكوني العظمى = معامل الاحتكاك السكوني × القوة العمودية
قوة الاحتكاك السكوني العظمى =
0.75
×
6860
=
5145
0.75×6860=5145 نيوتن
بما أن القوة المطبقة (5500 نيوتن) أكبر من قوة الاحتكاك السكوني العظمى (5145 نيوتن)، فإن القوة المطبقة قادرة على التغلب على الاحتكاك وتحريك المزلجة