ما هو الاحتكاك المُحرِك؟
الاحتكاك المُحرِك هو ذلك النوع من الاحتكاك الذي يتشكل بين سطح الجسم المتدحرج و السطح الذي يتفاعل معه. يعتبر مستوى قوة الاحتكاك المُحرِك أقل من أنواع الاحتكاك الأخرى مثل الاحتكاك السكوني والاحتكاك الانزلاقي. لذلك، يُفضل استخدام العجلات والأجسام القابلة للدحرجة في وسائل النقل المختلفة، مثل الحافلات والسيارات والدراجات وغيرها، مما يساعد في تقليل فقدان الطاقة الناتج عن الاحتكاك.
ارتباط الاحتكاك المُحرِك بدحرجة الأجسام وتحريكها
عند تطبيق قوة على جسم قابل للدوران ووجود تلامس بينه وبين السطح، تنشأ قوة احتكاك تعاكس اتجاه الحركة. هذا الاحتكاك يحدث بسبب تشوه المنطقة المتلامسة. لتجاوز هذه القوة، يبدأ الجسم بالدحرجة وينتقل في اتجاه تأثير القوة. وفي حالة غياب الاحتكاك المُحرِك، كما هو الحال عند تحريك الجسم على سطح أملس بدون احتكاك، سيؤدي ذلك إلى انزلاق الجسم.
العوامل المؤثرة في مقدار الاحتكاك المُحرِك
يوجد العديد من العوامل التي تلعب دورًا في تحديد مقدار الاحتكاك المُحرِك، ومن أبرزها:
- خشونة سطح العجلة وسطح الأرض الذي تلامسه.
تزداد قوة الاحتكاك المُحرِك مع زيادة خشونة السطح أسفل العجلة.
- السرعة التي تتحرك بها العجلة، بالإضافة إلى مقدار القوة المؤثرة عليها.
مع تزايد السرعة وزيادة القوة الأفقية، يقل مقدار القوة الناتجة عن الاحتكاك المُحرِك.
- قوة التلاصق بين الأسطح.
تزيد قوة التلاصق بين السطحين من مقدار الاحتكاك المُحرِك.
- مقدار الضغط داخل العجلة.
بالنسبة للأسطح الملساء: مع زيادة الضغط داخل العجلة، يقل التشوه الناتج عند نقطة التلامس، مما يؤدي إلى تقليل تأثير الاحتكاك المُحرِك. بينما على الأسطح الخشنة والطرق الوعرة، كلما نقص ضغط العجلة، انخفض مقدار الاحتكاك المُحرِك.
- نوع المواد المستخدمة في السطحين المتلامسين.
يتأثر الاحتكاك المُحرِك بنوع المواد المكونة للجسم المتدحرج و نوع المادة المستخدمة في السطح الذي يتلامس معه.
- عرض العجلة أو الجسم المتدحرج.
يوجد علاقة عكسية بين عرض العجلة ومقدار الاحتكاك المُحرِك؛ فكلما زاد عرضها، انخفض مستوى الاحتكاك.
- قطر الجسم المتدحرج.
يتناسب قطر الجسم المتدحرج عكسياً مع قيمة الاحتكاك المُحرِك، فعند زيادة قطر الجسم، يصبح شكله أكثر كروية مما يساهم في تقليل التشوه في نقطة التلامس وبالتالي تقليل تأثير الاحتكاك المُحرِك.
التباين بين الاحتكاك المُحرِك والاحتكاك الانزلاقي
توجد عدة اختلافات بين الاحتكاك المُحرِك والاحتكاك الانزلاقي، ومن أبرزها:
- يحدث الاحتكاك المُحرِك عند دحرجة جسم ذو سطح منحني كروي أو دائري على سطح آخر، بينما يحدث الاحتكاك الانزلاقي نتيجة تلامس سطحين حيث ينزلق أحدهما على الآخر.
- الاحتكاك المُحرِك يظهر نتيجة تشوه الأسطح عند نقطة التلامس بسبب الضغط الناتج من وزن الجسم، بينما يحدث الاحتكاك الانزلاقي بسبب التلاصق بين السطحين.
- يعتمد معامل الاحتكاك المُحرِك على صلابة السطح وعمق ضغط الجسم في السطح، ويعتمد أيضًا على نصف قطر الجسم القابل للدحرجة. أما معامل الاحتكاك الانزلاقي فيعتمد على طبيعة نسيج السطح وملمسه حيث تتعلق الخشونة بذلك.
- معامل الاحتكاك الانزلاقي يكون أكبر بكثير من معامل الاحتكاك المُحرِك.