حساب قوة الاحتكاك

حساب قوة الاحتكاك

تقوم السطوح بممانعة حركة الأجسام من خلال قوة الاحتكاك، ويعتمد مقدار هذه القوة على القوة العمودية التي يؤثر فيها السطح على الجسم، وتختلف باختلاف السطوح، ولحساب قوة الاحتكاك تستخدم الصيغة الآتية:^[١] F = μN، حيث إنّ:

• F ترمز إلى قوة الاحتكاك، وتقاس بوحدة نيوتن.
• N ترمز إلى القوة العمودية.
• μ ترمز إلى معامل الاحتكاك، ويختلف باختلاف السطح.

بما أنّ القوة العمودية N تساوي قوة الوزن الذي يساوي الكتلة*تسارع الجاذبية الأرضية (m*g)، وبالتالي فإن قوة الاحتكاك تساوي: F= μmg.

حساب القوة العمودية للسطح المائل

عندما يتحرك الجسم على سطح مائل تؤثر القوة العمودية عليه بشكل عمودي، وتؤثر قوة الجاذبية عليه للأسفل، والقوة العمودية تساوي: m*g، حيث إن m ترمز إلى الكتلة بالكيلوغرام، و g إلى تسارع الجاذبية الأرضية الذي يساوي 9.8 م/ث² أو نيوتن/كغ، وعندما يكون السطح مائلاً فإن القوة العمودية تقل كلما زاد ميلان السطح، ولحساب القوة العمودية للسطح نستخدم القاعدة الآتية: (N = mg cos (θ، حيث إن θ هي زاوية ميل السطح.^[١]

مثال على حساب قوة الاحتكاك

قطعة خشبية وزنها 2 كغ دفعت على سطح، فإذا كان معامل الاحتكاك السكوني للخشب بين 0.25 و 0.5، فما قيمة قوة الاحتكاك؟^[١]

الحل:

• يتم استخدام معامل الاحتكاك السكوني بقيمة 0.5 لمعرفة أكبر تأثير لقوة الاحتكاك.
• لمعرفة القوة العمودية (N) تُستخدم القاعدة الآتية:
  • N=m*g
  • N=2 kg × 9.8 N/kg
  • N=19.6 N.
• بتطبيق القاعدة: F = μN
  • F = 0.5 × 19.6 N
  • F = 9.8N

مفهوم الاحتكاك وأنواعه

لإيقاف جسم متحرك يجب تطبيق قوة تعاكس اتجاه الحركة، فمثلاً إذا تمّ دفع كتاب على المكتب فإن الكتاب سوف يتحرك، لأن قوة الدفع ستحرّك الكتاب، وعند التوقف عن دفعه فإن الكتاب سيبطئ من حركته إلى أن يتوقف، تسمى القوة التي أثرت على الكتاب بالاتجاه المعاكس قوة الاحتكاك.^[٢]

يوجد لقوة الاحتكاك أنواع عدة، وهي:^[٣]

• الاحتكاك الساكن (بالإنجليزية: Static friction).
• الاحتكاك المتحرك (بالإنجليزية: Kinetic friction).
• الاحتكاك الناتج عن الدوران (بالإنجليزية: Rolling friction).
• الاحتكاك الجاف (بالإنجليزية: Dry friction).
• الاحتكاك الزلق (بالإنجليزية: Sliding friction).
• الاحتكاك المائع (بالإنجليزية: Fluid friction).

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} Lee Johnson (7-5-2018), “How to Calculate the Force of Friction”، sciencing.com, Retrieved 24-2-2019. Edited.
2. ↑ “What is Friction? – Definition, Formula & Forces”, study.com, Retrieved 24-2-2019. Edited.
3. ↑ “Friction”, physics.tutorvista.com, Retrieved 24-2-2019. Edited.