نیروی اصطکاک

نیروی اصطكاك

توپی را به سمت دروازه حریف شوت می‌كنید، مدتی به سمت جلو رفته، مرتباً تندی اش كاهش یافته و در حالی كه تماشاچیان از جا بلند شده تا از شوق گل، جیغ بكشند، درست قبل از خط دروازه توپ می‌ایستد. چرا؟

در روزهای یخبندان زمستانی، چرا خودرو‌ها به سختی حركت می‌كنند؟ فایده ریختن شن و ماسه (كه ایجاد ناهمواری در سطح جاده می‌نماید) چیست؟

اصلاً شما به كمك چه نیرویی راه می‌روید؟

چرا این كارگر به جای حمل مستقیم جعبه حاوی بار، آن را روی یك گاری گذاشته و حمل می‌كند؟

برای درك بهتر اثر اصطكاك در حركت به فیلم زیر توجّه كنید.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

هنگامی كه سطوح دو جسم با هم در تماس باشند، بین‌ آن ها دو نیرو رد و بدل می‌گردد. یكی همان نیروی عمود بر سطح در ناحیه تماس دو جسم است، كه قبلاً با عنوان نیروی عمودی تكیه گاه یادی از آن كردیم و دیگری نیروی موازی سطح تماس دو جسم كه اصطلاحاًَ به آن نیروی اصطكاك گفته می‌شود.

برای فهم علت وجودی نیروی اصطكاك باید به سطح تماس دو جسم نزدیك و نزدیك تر شد.

مطابق شكل، اگر چه سطوح تماس ظاهراً صیقلی هستند اما تماس واقعی تنها در نواحی خاصی (بین جسم و سطح زیرین) وجود دارد.

در این نواحی برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های دو جسم در یكدیگر درگیر شده و سطح در حال تماس در برابر شروع یا ادامه حركت، مخالفت می‌كند و در این حالت نیروی اصطكاك ظاهر می‌شود.

البته در هنگام حركت یك جسم در یك سیال (مثلاً هوا یا آب) مقاومتی در مقابل حركت وجود دارد. یكی از مواردی كه این موضوع نمود دارد، حركت سقوط از هواپیما می‌باشد. به فیلم زیر توجّه كنید.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

مقاومت یك سیال در برابر حركت یك جسم از روابط پیچیده به دست می‌آید كه ما آن را در در سیالات خواهیم آموخت.

در این آموزش تعاملی، دانش آموزان مقطع دبستان و راهنمایی می توانند با فواید نیروی اصطکاک آشنا خواهند شد.

در این آموزش تعاملی،‌ از دانش آموز پرسش هایی پرسیده می شود تا با مفهوم نیروی اصطکاک آشنا شده و متوجه خواهند شد که این نیرو در برخی موارد مفید و در برخی موارد غیر مفید است.

برای دریافت این فایل تعاملی کلیک کنید.

نیروی اصطكاك را در دو حالت بررسی می كنیم.

١) جسم بر روی سطح كشیده می شود ولی ساكن می ماند.

حالت اول: اگر به جسم نیروی كوچكی وارد كنیم ، جسم ساكن می ماند. نیروی اصطكاك در خلاف جهت به جسم نیرو وارد می كند و جلوی حركت جسم را می گیرد.

حالت دوم: اگر مقدار نیرو را كمی افزایش دهیم، نیروی اصطكاك نیز افزایش می یابد و جلوی حركت جسم را می گیرد، در این صورت باز هم جسم ساكن می ماند.

به این نیروی اصطكاك ، نیروی اصطكاك ایستایی گفته می شود. حال اگر به این جسم نیروی نسبتا بزرگی وارد شود، جسم دیگر ساكن نمی ماند و شروع به حركت می كند.

در این حالت نوع دوم نیروی اصطكاك را باید بررسی كنیم.

٢) جسم روی سطح در حال حركت است.

به این نیروی اصطكاك ، نیروی اصطكاك جنبشی گفته می شود.

نكته: جهت نیروی اصطكاك همواره در جهت مخالف حركت جسم بر روی سطح است.

عوامل موثر بر نیروی اصطكاك:

الف- نیروی عمودی تكیه گاه كه مقدار این نیرو همیشه برابر نیروی وزن است.

ب- جنس سطح تماس دو جسم :

صاف یا زبر بودن سطح

رطوبت

١) هر چه نیروی تكیه گاه(یا نیروی وزن جسم) بیشتر باشد، باید نیروی بیش تری برای جابه جایی آن به كاربرد یعنی نیروی اصطكاك بین دو سطح افزایش می یابد.

٢) هر چه سطح تماس بین دو جسم ناصاف تر باشد، اصطكاك بیش تری بین دو سطح وجود دارد بنابراین برای جابه جایی جسم باید نیروی بیشتری وارد كرد.

٣) رطوبت باعث می شود دو سطح با یكدیگر تماس كمتری داشته باشند، در نتیجه نیروی كمتری برای جابه جایی جسم لازم است.

نیروی اصطكاك در مواردی مفید و در موارد دیگر مضر است.

موارد مفید:

موارد مضر:

١) در هنگام حركت اتومبیل، بخشی از انرژی مكانیكی اتومبیل صرف غلبه بر اصطكاك می شود.

٢) در هنگام اسكی سواری

راه های كم كردن اصطكاك

١) صاف كردن سطوح (از بین بردن فرورفتگی و برجستگی های دو سطح)

٢)استفاده از چرخ، غلتك، ساچمه

٣) روغن كاری سطوح

٤) استفاده از تخت هوا در بعضی از انواع قطارها توده ی فشرده ای از هوا بین قطار و ریل فاصله می اندازد این كار باعث می شود، اصطكاك بین ریل و قطار كاهش یافته و سرعت قطار افزایش یابد.

٥) نوك تیز كردن سطوح: هر چه سطح جسمی كشیده تر باشد، سطح تماس آن با هوا كمتر است.

در اتومبیل های مسابقه برای كم شدن اصطكاك اتومبیل با هوای اطراف، اتومبیل ها را كشیده تر می سازند.

با سلام جهت استفاده از مطالب صلوات بر محمد و آل محمد بفرستيد و لطفاً لينك ما را در وبلاگ يا وبسايت خود قرار دهيد و به دوستان خود معرفي نماييد باتشكر - مديريت وبلاگ