الاحتكاك - فيزياء 1 - أول ثانوي

5-2 الاحتكاك Friction الأهداف www.edusa تميز بين الاحتكاك السكوني عند تحريك يدك فوق سطح المقعد تشعر بقوة تمانع هذه الحركة. وتسمى هذه القوة الاحتكاك. وإذا دفعت كتابا فوق سطح الطاولة فإن الكتاب يستمر في الحركة فترة قصيرة ثم يتوقف؛ ذلك لأن قوة الاحتكاك التي تؤثر في الكتاب تكسبه تسارعا في اتجاه يعاكس . تعرف قوة الاحتكاك اتجاه حركته، وعلى الرغم من أننا - حتى الآن - نهمل الاحتكاك في حل المسائل، إلا أن هذا لا يعني عدم وجوده؛ فالاحتكاك موجود من حولنا، ونحن نحتاج إلى الاحتكاك كثيرا عند بدء حركة السيارة أو الدراجة الهوائية، وعند وقوفنا ... فإذا مشيت يوما على الجليد أو على أرض زلقة فستدرك حينها أهمية الاحتكاك، نخلص مما سبق أن قوة الاحتكاك هي قوة الاحتكاك قوة تلامس تؤثر في اتجاه معاكس للحركة الانزلاقية بين السطوح الاحتكاك السكوني والاحتكاك الحركي Static and Kinetic Friction والاحتكاك الحركي. المفردات الاحتكاك الحركي الاحتكاك السكوني معامل الاحتكاك الحركي معامل الاحتكاك السكراني هناك نوعان من الاحتكاك يمانعان الحركة دائما. فعند دفع الكتاب فوق سطح الطاولة فإنه يتأثر بنوع من الاحتكاك الذي يؤثر في الأجسام المتحركة. وتُعرف هذه القوة بالاحتكاك الحركي، وهي قوة تنشأ بين سطحين متلامسين عند انزلاق أحدهما على الآخر. ولفهم النوع الآخر من الاحتكاك تخيل أنك تحاول دفع أريكة على أرضية الغرفة، ففي البداية ستدفعها ولكنها لن تتحرك. ولأنها لا تتحرك فهذا يعني أن هناك قوة أفقية أخرى تؤثر في الأريكة، وهذه القوة لابد أنها تعاكس القوة التي تؤثر أنت بها، وتاويها مقدارًا طبقًا لقانون نيوتن الثاني. وتعرف هذه القوة بالاحتكاك السكوني، وهي قوة تنشأ بين سطحين متلامسين بالرغم من عدم انزلاق أي منهما على الآخر. وربما تزيد من قوة دفعك كما في الشكلين 5 و 86-5. فإذا لم تتحرك الأريكة أيضًا فهذا يعني أن قوة الاحتكاك أصبحت أكبر من ذي قبل، لأن قوة الاحتكاك السكوني تستجيب لقوى أخرى. وأخيرًا، إذا دفعت الأريكة بقوة كافية، كما في الشكل 58 فإنها تبدأ في الحركة. من الواضح إذا أن هناك قيمة قصوى لقوة الاحتكاك السكوني، وعندما تصبح قوتك أكبر من القيمة القصوى للاحتكاك السكوني تبدأ الأريكة في الحركة، ويبدأ الاحتكاك الحركي . الشكل 58 هناك حد لمقدار القوة الاحتكاك في التأثير بدلاً من الاحتكاك السكوني السكوني لا تجاوبه مع القوة المؤثرة. مرارة التعليم PA139

نموذج لقوى الاحتكاك علام تعتمد قوة الاحتكاك؟ تعتمد قوة الاحتكاك بشكل أساسي على المواد التي تتكون منها السطوح. فعلى سبيل المثال قوة الاحتكاك السكوني بين حذائك والرصيف الإسمنتي تكون أكبر مما بين الحذاء وسطح من السراميك، وقد يبدو منطقياً أن تعتمد قوة الاحتكاك أيضًا على مساحة سطح الجسمين المتلامسين أو سرعتي حركتيهما، ولكن التجارب أثبتت أن ذلك غير صحيح؛ إذ المهم هو القوة العمودية بين الجسمين. فكلما زادت قوة دفع جسم للآخر كانت قوة الاحتكاك الناتجة أكبر. الشكل 9-5 يسحب الميزان النابضي فإذا سحبت مثلاً جسما على سطح ما بسرعة منتظمة فإن قوة الاحتكاك يجب أن تساوي الكتلة بقوة ثابتة. الشكل 10-5 هناك علاقة خطية بين قوة الاحتكاك والقوة العمودية. القوة التي سحبت الجسم بها وتعاكها طبقاً لقوانين نيوتن. ويمكنك سحب جسم معلوم الكتلة على سطح طاولة بسرعة منتظمة بواسطة ميزان نابضي كما في الشكل 9-5 لقياس القوة التي تسحب بها هذا الجسم. ثم يمكنك بعد ذلك وضع كتلة إضافية فوق سطح الكتلة الأولى لزيادة القوة العمودية وإعادة القياس مرة أخرى. عند رسم البيانات تحصل على مخطط بياني كما في الشكل .10-5. لاحظ أن هناك تناسباً طرديا بين قوة الاحتكاك الحركي والقوة العمودية؛ فكل خط من المخطوط يقابل السطح الذي سحبت عليه الكتلة، لاحظ كذلك أن ميل الخط الذي يقابل سطح ورق الصنفرة أكبر من مبل الخط الذي يقابل السطح الأملس للطاولة. ويجب أن تتوقع أن سحب الكتلة على سطح ورق الصنفرة أصعب من سحبها على السطح الأملس للطاولة. لذا فإن الميل يرتبط بمقدار قوة الاحتكاك الناتجة. ويُسمى ميل هذا الخط معامل الاحتكاك الحركي، ويرمز إليه بـ لا. ويربط معامل الاحتكاك الحركي بين قوة الاحتكاك والقوة العمودية على النحو الآتي: قوة الاحتكاك الحركي 1x = HFN قوة الاحتكاك الحركي تساوي حاصل ضرب معامل الاحتكاك الحركي في القوة العمودية. القوم العمودية وجود الأشكال الحرفي 140 سطح طاولة خشن سطح طاولة ملس ورق صنفرة قوة الاحتكاك الحركي القوة العمودية وزارة التعليم 21123 1445

و ترتبط قوة الاحتكاك السكوني القصوى بالقوة العمودية بطريقة مشابهة لتلك التي ترتبط بها قوة الاحتكاك الحركي. تذكر أن قوة الاحتكاك السكوني هي استجابة لقوة أخرى تحاول أن تجعل الجسم الساكن يبدأ حركته، فإذا لم يكن هناك قوة تؤثر في الجسم فإن قوة الاحتكاك السكوني تساوي صفرًا. أما إذا كان هناك قوة تحاول أن تسبب الحركة فإن قوة الاحتكاك السكوني تزداد لتصل إلى القيمة القصوى قبل أن تتغلب عليها القوة المؤثرة وتبدأ الحركة. قوة الاحتكاك السكوني FSH, F قوة الاحتكاك السكوني أقل من أو تساوي حاصل ضرب معامل الاحتكاك السكوني في القوة الحمودية. في معادلة قوة الاحتكاك السكوني القصوى يمثل الرمز 4) معامل الاحتكاك السكوني بين الطحين. أما F ا فيمثل قوة الاحتكاك السكوني القصوى التي يجب التغلب عليها قبل بدء الحركة. في الشكل 5 توازن قوة الاحتكاك السكوني في اللحظة التي تسبق حركة الجسم. الاحظ أن كلا من معادلة الاحتكاك الحركي ومعادلة الاحتكاك السكوني تحتوي على مقادير القوى فقط، كما أن الزاوية بين القوتين F و F قائمة وبين الجدول 1-5 معاملات الاحتكاك بين سطوح مختلفة. لاحظ أن معاملات الاحتكاك المدرجة أقل من واحد، وهذا لا يعني أنها أقل من واحد دائما، فقد تزيد على ذلك في بعض الظروف الخاصة. الجدول 1-5 معاملات الإحتكاك المثالية السطح مطاط فوق حرسانة جافة مطاط فوق الخرسانة رطبة خشب فوق خشب فولاد فوق فولاد جاف فولاد فوق فولاد ( مع الزيت) 14 0.65 0.80 0.40 0.60 0.20 0.50 0.58 0.78 0.06 0.15 وزارة التعليم MALL 141

مثال 3 قوى احتكاك موازنة إذا دفعت صندوقاً خشبيا كتلته 25.0kg على أرضية خشبية بسرعة منتظمة مقدارها m/s 1.0 فيا مقدار القوة التي أثرت بها في الصندوق ؟ تحليل المسألة ورسمها - حدد القوى وارسم نظامًا إحداثيا - ارسم نموذج الحسيم النقطي على أن تبين السرعة الثابتة 0 و 0 = 4 ارسم مخطط الجسم الحر. المعلوم المجهول E FAN m = 25.0 kg v = 1.0 m/s a=0.0 m/s² 0.20 = A (الجدول 1-5) إيجاد الكمية المجهولة FAM = ? تكون القوة العمودية في الاتجاه الرأسي (y)، ولبس هناك تسارع. بالسويس F = ng السلام Fo F = ON البداية + a = 0 m/s² F = -F = -mig =(-25.0 kg) (-9.80 m/s²) F = +245 N تكون قوة الدفع في الاتجاه الأفقي ()، ولأن السرعة منتظمة فلا يكون هناك تسارع. نا لتعويض 2020 / 100 لو mn=25.0 kg f = A mig = F = (0.20) (25.0 kg) (9.80 m/s²) تقويم الجواب دليل الرياضيات إجراء العمليات الحسابية باستعمال الا قام المعنوية 188 189 في اتجاه اليمين . هل الوحدات صحيحة ؟ تقاس القوة بوحدة kg m/s يوتن ) هل للإشارات معنى ؟ تتفق الإشارات مع المخطط. هل الجواب منطقي ؟ القوة منطقية بالنسبة لتحريك صندوق كبلت Kg 25.0 مسائل تدريبية = 49 N F= +49 N 15. يؤثر فني بقوة أفقية مقدارها N 36 في زلاجة وزنها 52N عندما يسحبها على رصيف أسمنتي بسرعة منتظمة، ما معامل الاحتكاك الحركي بين الرصيف والزلاجة الفلزية؟ أهمل مقاومة الهواء. 16. يدفع عامر صندوقا ممثلنا بالكتب من مكتبه إلى سيارته. فإذا كان وزن الصندوق والكتب معا 134N ومعامل الاحتكاك . السكوني بين البلاط والصدوق 0.55، فما مقدار القوة التي يجب أن يدفع بها عامر حتى يبدأ الـ وزارة التعليم 142 21123 146F

17. تستقر زلاجة وزنها 62 على ثلج متراكم. فإذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين الزلاجة والثلج 0.12، وجلس شخص وزنه N 650 على الزلاجة فما مقدار القوة اللازمة لسحب الزلاجة على الثلج بسرعة ثابتة ؟ 18. آلة معينة بها قطعتان فولاذيشان يجب أن تدلك كل منهما بالأخرى بسرعة ثابتة. فإذا كانت القوة الضرورية لضمان أداء القطعتين بصورة مناسبة 5.8 قبل معالجة تقليل الاحتكاك بينهما، فاحسب - مستعباً بالجدول 1-5 - القوة المطلوبة ليكون أداؤهما مناسبا بعد معالجتها بالزيت. مثال 4 قوى احتكاك غير موازنة في المثال 3 السابق، إذا تضاعفت القوة التي تؤثر بها في الصندوق الذي كتلته 25.0kg، فيا تسارع الصندوق ؟ تحليل المسألة ورسمها ارسم نموذج الجسيم النقطي مبينا ( و ) . ارسم مخطط الجسم الحر على أن تكون سلبي ضعف ما كانت عليه في المثال 3. F المجهول المعلوم a =? F F m = 25.0kg F- v = 1.0 m/s H = 0.20 F=2(49N) 98N + وك والبداية. ايجاد الكمية المجهولة تكون القوة العمودية في اتجاه محور لا، وليس هناك تسارع على هذا المحور بمساواة القوة العمودية وقوة الوزن تحصل على: بالمريض F=hrg يتحرك الصندوق تسارع في الاتجاه الأفني (ت)، لذا فإن الفوق غير متساوية. F₁ = F₁ = mg F = F - f أوجد قيمة . دليل الرياضيات فصل المتغير 194 بالتعويض F = mg التعويض (g) 1 = سالت کی 10 20m = 2.0L 1400 تقويم الجواب ma = F - fe F a= m L₁ = 1₁FN = H (mg) F-(mg) a= = 98 N-(0.20)(25.0 kg) (9.80 m/s) 25.0 kg = 2.0 m/s² هل الوحدات صحيحة ؟ يقاس التسارع بوحدة m/s - هل للإشارات معنى؟ في هذا النظام الإحداثي يجب أن تكون الإشارة موجبة (التسارع في اتجاه القوة المحصلة . - هل الجواب منطقي؟ إذا استعملت نصف القوة المؤثرة فإن التسارع سباوي صفراء MA 143

مسائل تدريبية 19 تنزلق قطعة خشبية كتلتها 1.48 على سطح خشن، فتتباطاً بشارع مقداره 2 m/s 1.25, ما معامل الاحتكاك الحركي بين القطعة الخشبية والسطح ؟ 20 ساعدت والدك لتحركا خزانة كتب كتلتها kg 41 في غرفة المعيشة. فإذا تسارعت الخزانة بمقدار m/s 0.12 أثناء دفعكها بقوة 65N، فما معامل الاحتكاك الحركي بين الخزانة والسجادة؟ 21 شرع قرص في لعبة على أرضية خرسانية حتى وصلت سرعته إلى 8/5.8m ثم أفلت. فإذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين القرص والأرضية 0.31، فيما المسافة التي يقطعها القرص قبل أن يتوقف؟ 22 عندما كان عبد الله يقود سيارته في ليلة ممطرة بسرعة 23m/s، إذ شاهد فرع شجرة ملقى على الطريق فضغط على المكابح. إذا كانت المسافة بين السيارة والفرع لحظة الضغط على المكابح 60.0m، وكان معامل الاحتكاك الحركي بين إطارات السيارة والطريق 0.41 فهل تتوقف السيارة قبل أن تصطدم بالفرع، علما بأن كتلة السيارة kg 2400 عند التعامل مع الحالات التي تتضمن قوى الاحتكاك ينبغي تذكر الأمور الآتية: تطبيق الفيزياء أولاً: يؤثر الاحتكاك دائما في اتجاه يعاكس اتجاه الحركة (أبو عندما يكون الجسم على وشك أسباب الاحتكاك تعد جميع السطوح لخشنة عند النظر إليها بالميكروسكوب حتى الحركة في حالة الاحتكاك السكوني). تلك التي تبدو ملساء. فإذا نظرت إلى صورة ثانيا: يعتمد مقدار قوة الاحتكاك على مقدار القوة العمودية بين السطحين، مع ملاحظة أن بلورة الجرافيت المكبرة بميكروسكوب خاص القوة العمودية قد لا تساوي وزن أي من الجسمين إذا أثرت قوة أو قوى أخرى في اتجاه (أو عكس اتجاه القوة العمودية، أو إذا كان الجسم موضوعا على سطح مائل. يبين السطوح على مستوى الذرات فسوف :ثالثا حاصل ضرب معامل الاحتكاك السكوني في القوة العمودية يعطي القيمة القصوى (Scanning tunnelingmieroscope) ترى نتوءات سطح البلورة وعندما يتلا من سطحان فإن النتوءات البارزة من السطحين تتلامس وتتشكل بينها روابط مؤقتة وهذا هو أصل الاحتكاك السكوني والاحتكاك الحركي، وتفاصيل هذه العملية لا تزال غير معروفة، وهي اليد البحث في الفيزياء والهندسة لقوة الاحتكاك السكوني. 144 وزارة التعليم

5-2 مراجعة 23 احتكاك قارن بين الاحتكاك السكوني والاحتكاك 27. تسارع انتقل سامي إلى شقة جديدة فوضع خزانته الحركي. 24 قوة الاحتكاك انزلق صندوق كتلته 25kg على أرضية صالة رياضية، ثم توقف. فإذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين الصندوق وأرضية الصالة على أرضية صندوق الشاحنة ما القوة التي تجعل الخزانة تتسارع عندما تتسارع الشاحنة إلى الأمام ؟ وتحت أي ظرف يمكن للخزانة أن تنزلق ؟ وفي أي اتجاه ؟ 0.15، فما مقدار قوة الاحتكاك التي أثرت فيه ؟ 28. التفكير الناقد تدفع طاولة كتلتها 13kg بقوة أفقية 25 سرعة ألقى أحمد بطاقة فانزلقت على سطح الطاولة مقدارها 20N، دون أن تحركها، وعندما دفعتها بقوة مسافة 0.35m قبل أن تتوقف. إذا كانت كتلة أفقية 25 اكتبت تسارعاً مقداره m/s2 0.26. البطاقة 2.38، ومعامل الاحتكاك الحركي بينها ما الذي يمكن أن تستنتجه عن معاملي الاحتكاك وبين سطح الطاولة 0.24، فما السرعة الابتدائية للبطاقة ؟ 26. قوة إذا كان معامل الاحتكاك السكوني بين طاولة كتلتها kg 40.0 وسطح الأرض يساوي 0.43، فها أكبر قوة أفقية يمكن أن تؤثر في الطاولة دون أن تحركها ؟ السكوني والحركي؟ وزارة التعليم A 145