تعريف الاحتكاك السكوني
الاحتكاك السكوني يُعرّف بأنه القوة التي تمنع الجسم من الحركة وتجعل حالته ثابتة. يُعتبر الاحتكاك السكوني نتيجة محاولات تحريك جسم ثابت على سطح ما دون وجود حركة نسبية بين الجسم والسطح. ويُمكن وصف الاحتكاك السكوني بوصفه القوة التي تعادل جميع القوى المؤثرة على الجسم الثابت بالنسبة للسطح الذي يستند عليه، طالما أن الجسم لا يزال في حالة سكون. في جميع الأوقات، يكون الاحتكاك السكوني في اتجاه معاكس للقوة المطبقة على الجسم، وعند بدء حركة الجسم، يتم التخلص من قوة الاحتكاك السكوني وتبدأ قوة الاحتكاك الحركي بتأثيرها.
أمثلة على الاحتكاك السكوني
يمكن اعتبار أي جسم في وضعية ساكنة على سطح ما خاضعاً للاحتكاك السكوني، مثل:
- مجموعة من الكتب موضوعة على طاولة.
- منشفة معلقة على شماعة.
- سيارة متوقفة على منحدر.
- كرة تستقر في مكانها على الأرض.
أسباب حدوث الاحتكاك السكوني
لفهم أسباب الاحتكاك السكوني، يجب النظر إلى المستوى المجهري. فإن أسطح الأجسام، رغم نعومتها، تكون غير متساوية على المستوى المجهري. عند فحص سطح جسم تحت المجهر، نجد أنه مليء بالنتوءات والتجاعيد المشابهة للأشكال الجبلية على الأرض. عندما يتلامس هذا الجسم مع جسم آخر، تتداخل النتوءات وتصبح نقاط الاتصال بين سطحي الجسمين. على الرغم من أن الجسم قد يبدو وكأنه معلق في الهواء، فإن التلامس الفعلي هو التماس بين النتوءات المجهرية، مما يشكل مناطق الاتصال الحقيقية.
معامل الاحتكاك السكوني
معامل الاحتكاك هو قيمة عددية بلا وحدات قياس، يُمثل نسبة قوة الاحتكاك بين جسمين إلى القوة المؤثرة عليهما. معامل الاحتكاك السكوني هو نسبة الحد الأقصى لقوة الاحتكاك الساكن بين الأسطح المتلامسة إلى القوة العمودية المؤثرة عليهما. على سبيل المثال، معامل الاحتكاك السكوني للجليد منخفض، مما يعني أنه لتحريك جسم على الجليد ستحتاج إلى قوة قليلة. بينما إذا وُضع نفس الجسم على سطح خشبي بمعامل احتكاك سكوني مرتفع، ستحتاج إلى قوة أكبر للبدء في الحركة. تعتمد قيمة معامل الاحتكاك السكوني على نوع المادة وتختلف بين مختلف المواد، وعادة ما يكون معامل الاحتكاك السكوني أكبر من معامل الاحتكاك الحركي.
حساب الاحتكاك السكوني
عند تطبيق قوة معينة على جسم ساكن، إذا لم تكن هذه القوة كافية للتغلب على قوة الاحتكاك السكوني، لن يتمكن الجسم من الحركة. مع زيادة مقدار القوة تدريجياً، ستصل إلى الحد الأقصى لاحتكاك السكون وسيتحرك الجسم. يُقاس مقدار القوة بوحدة نيوتن (N) ويمكن حساب قوة الاحتكاك السكوني باستخدام المعادلة التالية:
الاحتكاك السكوني = معامل الاحتكاك السكوني × القوة العمودية المؤثرة على الجسم
بالرموز:
ق ح س = م ح س × ق ع
وبالرموز الإنجليزية:
Fs = μs x Fn
حيث أن:
- ق ح س (Fs): مقدار قوة الاحتكاك السكوني لجسم ساكن.
- م ح س (μs): معامل الاحتكاك السكوني للجسم.
- ق ع (Fn): مقدار القوة المطبقة على الجسم الساكن.