الاحتكاك يمكن تعريفه بأنه هو مقاومة حركة جسم متحرك باستخدام جسم آخر ، وهي ليست قوة أساسية ، مثل الجاذبية أو الكهرومغناطيسية ، ولكن يعتقد العلماء أن هذه القوة تحدث نتيجة الانجذاب الكهرومغناطيسي بين الجسيمات المشحونة بين السطحين ، ويعرف أيضا بأنه عبارة عن القوة التي تقاوم تحرك سطحين متلاصقين باتجاهين متعاكسين عندما يكون بينهما قوة ضاغطة تعمل على تلاحمهما معاً ، وينتج عن هذه القوى كمية من الحرارة ، ولولا وجود هذه القوة لظلت الأجسام تتحرك وتنزلق دون توقف ، فقوة الاحتكاك هي التي تساعد على ثبات الأجسام وبقائها مكانها .
بدأ العلماء في تجميع القوانين التي تحكم الاحتكاك في القرن الرابع عشر ، ولكن لأن التفاعلات معقدة للغاية ، فإن توصيف قوة الاحتكاك في المواقف المختلفة يتطلب عادةً تجارب ولا يمكن اشتقاقها من المعادلات أو القوانين وحدها .
أنواع الاحتكاك
هناك نوعان رئيسيان من الاحتكاك الاحتكاك الساكن static friction والاحتكاك الحركي kinetic friction ، ويعمل الاحتكاك الساكن بين سطحين لا يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض ، بينما يعمل الاحتكاك الحركي بين الأشياء المتحركة ، في السوائل يكون الاحتكاك هو المقاومة بين الطبقات المتحركة للسائل ، والتي تعرف أيضًا باسم اللزوجة ، وبشكل عام تكون السوائل اللزجة أكثر سمكا ، لذلك العسل لديه احتكاك أكثر من الماء .
يمكن للذرات داخل المادة الصلبة التعرض للاحتكاك أيضا ، فعلى سبيل المثال إذا تم ضغط كتلة صلبة من المعدن ، فإن جميع الذرات الموجودة داخل المادة تتحرك ، مما يخلق احتكاكًا داخليًا ، وفي الطبيعة لا توجد بيئات خالية من الاحتكاك ، حتى في الفضاء السحيق ، قد تتفاعل جسيمات دقيقة من المادة مسببة الاحتكاك .
الاحتكاك الساكن
هو نوع الاحتكاك الذي يمنع الجسم من التحرك ، مع الاحتفاظ به في حالة ثابتة ، يمكنك حساب الاحتكاك الساكن باستخدام المعادلة F SMAX = μ S F N ، ويحدث هذا النوع من الاحتكاك عندما يكون الجسم الأول ثابتاً بالنسبة إلى الجسم الثاني ، مثل : وجود الكتاب على الطاولة ، والقوة المطلوبة المُحتاجة لتحريك هذا الجسم تكون غالباً أكبر بقليل من قوة الاحتكاك الساكن ، ويكون معامل الاحتكاك الساكن في الغالب أكبر من معامل الاحتكاك الحركي .
الاحتكاك الانزلاقي (المتحرك)
الاحتكاك الذي يعارض الحركة المنزلقة ويحاول تقليل السرعة التي تنزلق بها الأسطح عبر بعضها البعض ، ويتم فيه تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة سواء طاقة حرارية أو صوتية ، ويمكن حساب الاحتكاك الحركي باستخدام المعادلة F K = μ K F N ، ، ويحدث هذا النوع من الاحتكاك عندما يتحرك الجسم الأول بتناسب مع الجسم الثاني ، ويحتك أحدهما بالآخر ، مثل: وجود مزلجة على الأرض ، ويكون معامل الاحتكاك الحركي في الغالب أقل من معامل الاحتكاك الساكن .
الاحتكاك المتداول
هو الاحتكاك الذي يعمل على الأجسام عندما تتدحرج على سطح ما ، والاحتكاك المتداول هو أضعف بكثير من الاحتكاك المنزلق أو الاحتكاك الساكن ، وهذا يفسر سبب استخدام أشكال النقل البري للعجلات ، بما في ذلك الدراجات والسيارات والعجلات الرباعية والزلاجات الدوارة والدراجات البخارية وألواح التزلج .
تطبيقات الاحتكاك
يلعب الاحتكاك دورًا مهمًا في العديد من العمليات اليومية ، على سبيل المثال ، عندما يدور جسمان معاً ، يؤدي الاحتكاك إلى تحويل بعض طاقة الحركة إلى حرارة ، هذا هو السبب في أن فرك العصي معاً يؤدي في نهاية المطاف إلى شرر أو نشوب حريق ، وفي مجال السيّارات، فتُطبَّق مبادئ الاحتكاك على إطارات السيّارة ؛ فإذا كانت الإطارات ملساء وسطح الطريق الذي تسير عليه السيّارة أيضاً أملس ، فإنَّها سوف تستمرّ في التحرُّك للأمام دون توقُّف حتّى وإنْ حاول السّائق إيقافها ، ولهذا السبب ؛ يتمّ تصنيع إطارات السيّارات بأن يكون سطحها خشن لكي تحتكّ مع الطريق .
الاحتكاك مسؤول أيضا عن تروس الدراجة والأجزاء الميكانيكية الأخرى ، هذا هو السبب في أن زيوت التشحيم ، أو السوائل غالباً ما تستخدم لتقليل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة ،كما يدخل أيضا في مبدأ عمل المكابح ، حيثُ تأتي الحاجة لقوّة تستطيع مقاومة قوّة المُحرِّك ، وفي الآلات كالسيّارات، فإنَّ قوّة الاحتكاك تُقلِّل من كفاءة الآلة ، فالسيّارة على سبيل المثال ، تَستنزِف ربع قوّتها من أجل مُقاومة قوّة الاحتكاك الموجودة داخل المُحرِّك ، إضافةً إلى احتكاك السيّارة بالهواء عند تحرُّكها في الطريق .
بدأ العلماء في تجميع القوانين التي تحكم الاحتكاك في القرن الرابع عشر ، ولكن لأن التفاعلات معقدة للغاية ، فإن توصيف قوة الاحتكاك في المواقف المختلفة يتطلب عادةً تجارب ولا يمكن اشتقاقها من المعادلات أو القوانين وحدها .
أنواع الاحتكاك
هناك نوعان رئيسيان من الاحتكاك الاحتكاك الساكن static friction والاحتكاك الحركي kinetic friction ، ويعمل الاحتكاك الساكن بين سطحين لا يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض ، بينما يعمل الاحتكاك الحركي بين الأشياء المتحركة ، في السوائل يكون الاحتكاك هو المقاومة بين الطبقات المتحركة للسائل ، والتي تعرف أيضًا باسم اللزوجة ، وبشكل عام تكون السوائل اللزجة أكثر سمكا ، لذلك العسل لديه احتكاك أكثر من الماء .
يمكن للذرات داخل المادة الصلبة التعرض للاحتكاك أيضا ، فعلى سبيل المثال إذا تم ضغط كتلة صلبة من المعدن ، فإن جميع الذرات الموجودة داخل المادة تتحرك ، مما يخلق احتكاكًا داخليًا ، وفي الطبيعة لا توجد بيئات خالية من الاحتكاك ، حتى في الفضاء السحيق ، قد تتفاعل جسيمات دقيقة من المادة مسببة الاحتكاك .
الاحتكاك الساكن
هو نوع الاحتكاك الذي يمنع الجسم من التحرك ، مع الاحتفاظ به في حالة ثابتة ، يمكنك حساب الاحتكاك الساكن باستخدام المعادلة F SMAX = μ S F N ، ويحدث هذا النوع من الاحتكاك عندما يكون الجسم الأول ثابتاً بالنسبة إلى الجسم الثاني ، مثل : وجود الكتاب على الطاولة ، والقوة المطلوبة المُحتاجة لتحريك هذا الجسم تكون غالباً أكبر بقليل من قوة الاحتكاك الساكن ، ويكون معامل الاحتكاك الساكن في الغالب أكبر من معامل الاحتكاك الحركي .
الاحتكاك الانزلاقي (المتحرك)
الاحتكاك الذي يعارض الحركة المنزلقة ويحاول تقليل السرعة التي تنزلق بها الأسطح عبر بعضها البعض ، ويتم فيه تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة سواء طاقة حرارية أو صوتية ، ويمكن حساب الاحتكاك الحركي باستخدام المعادلة F K = μ K F N ، ، ويحدث هذا النوع من الاحتكاك عندما يتحرك الجسم الأول بتناسب مع الجسم الثاني ، ويحتك أحدهما بالآخر ، مثل: وجود مزلجة على الأرض ، ويكون معامل الاحتكاك الحركي في الغالب أقل من معامل الاحتكاك الساكن .
الاحتكاك المتداول
هو الاحتكاك الذي يعمل على الأجسام عندما تتدحرج على سطح ما ، والاحتكاك المتداول هو أضعف بكثير من الاحتكاك المنزلق أو الاحتكاك الساكن ، وهذا يفسر سبب استخدام أشكال النقل البري للعجلات ، بما في ذلك الدراجات والسيارات والعجلات الرباعية والزلاجات الدوارة والدراجات البخارية وألواح التزلج .
تطبيقات الاحتكاك
يلعب الاحتكاك دورًا مهمًا في العديد من العمليات اليومية ، على سبيل المثال ، عندما يدور جسمان معاً ، يؤدي الاحتكاك إلى تحويل بعض طاقة الحركة إلى حرارة ، هذا هو السبب في أن فرك العصي معاً يؤدي في نهاية المطاف إلى شرر أو نشوب حريق ، وفي مجال السيّارات، فتُطبَّق مبادئ الاحتكاك على إطارات السيّارة ؛ فإذا كانت الإطارات ملساء وسطح الطريق الذي تسير عليه السيّارة أيضاً أملس ، فإنَّها سوف تستمرّ في التحرُّك للأمام دون توقُّف حتّى وإنْ حاول السّائق إيقافها ، ولهذا السبب ؛ يتمّ تصنيع إطارات السيّارات بأن يكون سطحها خشن لكي تحتكّ مع الطريق .
الاحتكاك مسؤول أيضا عن تروس الدراجة والأجزاء الميكانيكية الأخرى ، هذا هو السبب في أن زيوت التشحيم ، أو السوائل غالباً ما تستخدم لتقليل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة ،كما يدخل أيضا في مبدأ عمل المكابح ، حيثُ تأتي الحاجة لقوّة تستطيع مقاومة قوّة المُحرِّك ، وفي الآلات كالسيّارات، فإنَّ قوّة الاحتكاك تُقلِّل من كفاءة الآلة ، فالسيّارة على سبيل المثال ، تَستنزِف ربع قوّتها من أجل مُقاومة قوّة الاحتكاك الموجودة داخل المُحرِّك ، إضافةً إلى احتكاك السيّارة بالهواء عند تحرُّكها في الطريق .
