الاحتكاك السكوني: مفهومه وأهميته في الفيزياء

ما هو الاحتكاك السكوني؟

الاحتكاك السكوني (بالإنجليزية: Static friction) هو القوة التي تمنع جسمًا معينًا من الحركة، أي تبقيه ثابتًا. على سبيل المثال، عندما يحاول شخص دفع جسم موجود على سطح معين، سيظل الجسم في موضعه بسبب القوة الناتجة بينه وبين السطح، والتي تكون أكبر من القوة المطبقة. يجب الإشارة إلى أن الاحتكاك السكوني دائمًا ما يكون في الاتجاه المعاكس للحركة المرغوبة.

هناك العديد من الأمثلة على الاحتكاك السكوني مثل: الأوراق الموضوعة على الرف، والمنشفة المعلقة. لتجاوز قوة الاحتكاك السكوني، يجب تطبيق قوة أكبر من القوة الناتجة عن التماس بين الجسم والسطح. وعندما يبدأ الجسم في التحرك، يتحول نوع الاحتكاك إلى احتكاك حركي.

أنواع الاحتكاك السكوني

يتم تصنيف الاحتكاك السكوني إلى عدة أنواع بناءً على نوع المواد والحالتين الفيزيائية المعنية. وفيما يلي بعض الأنواع:

• احتكاك السوائل

هذا النوع من الاحتكاك يحدث بين مكونات سائل لزج أو بين سائلين لزجين.

• احتكاك المزلقات

غالبًا ما تستخدم الزيوت أو المزلقات لتقليل التآكل والاحتكاك في مكونات الآلات المختلفة. والقوة الناتجة بين زيت التشحيم والسطحين الصلبين تعرف باسم احتكاك زيوت التشحيم.

• الاحتكاك الداخلي

يتم تعريف الاحتكاك الداخلي على أنه القوة الناتجة عن التماس بين المكونات الأساسية لمادة معينة.

• الاحتكاك الجاف

الاحتكاك الجاف هو القوة الناتجة عن تلامس سطحين صلبين، ويمكن أن يكون هذا النوع من الاحتكاك إما حركيًا أو سكونيًا.

قانون الاحتكاك السكوني

عند تطبيق قوة صغيرة على جسم ما، ستساوي قوة الاحتكاك هذه القوة في المقدار، لكن ستعاكسها في الاتجاه. وعند زيادة القوة المطبقة على الجسم، يبدأ الجسم في الحركة وفقًا للعلاقتين التاليتين:

قوة الاحتكاك السكوني العظمى = معامل الاحتكاك السكوني × القوة العمودية

مثال:

إذا كانت القوة المطبقة على مزلجة تساوي 5500 نيوتن، وكان معامل الاحتكاك السكوني بين المزلجة والثلج 0.75، وكتلة المزلجة المعبأة تساوي 700 كيلوغرام، فما هي قوة الاحتكاك السكوني العظمى؟ وهل يمكن للقوة المطبقة تجاوز الاحتكاك؟

الحل:

1. القوة العمودية = الكتلة بالكيلوغرام × تسارع الجاذبية
   1. القوة العمودية = 700 × 9.8
   2. القوة العمودية = 6860 نيوتن

1. قوة الاحتكاك السكوني العظمى = معامل الاحتكاك السكوني × القوة العمودية
   1. قوة الاحتكاك السكوني العظمى = 0.75 × 6860
   2. قوة الاحتكاك السكوني العظمى = 5145 نيوتن

بما أن القوة المطبقة تساوي 5500 نيوتن وهي أكبر من قوة الاحتكاك السكوني العظمى، فإن القوة المطبقة قادرة على التغلب على الاحتكاك السكوني وبدء حركة المزلجة.