المحتوى

• خطوات
• طريقة 1 من 2: فرك أسطح الأجسام
• طريقة 2 من 2: المقاومة الأمامية
• نصائح

هل تساءلت يومًا عن سبب دفء يديك عند فركهما ببعضهما البعض ، أو لماذا يمكنك إشعال النار بفرك قطعتين من الخشب؟ الجواب هو الاحتكاك! عندما يتحرك جسمان بالنسبة لبعضهما البعض ، تظهر قوة احتكاك تمنع مثل هذه الحركة.يمكن أن يتسبب الاحتكاك في إطلاق الطاقة على شكل حرارة ، ودفء اليدين ، وإشعال النار ، وما إلى ذلك. كلما زاد الاحتكاك ، كلما تم إطلاق المزيد من الطاقة ، لذا عن طريق زيادة الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة في النظام الميكانيكي ، ستحصل على قدر كبير من الحرارة!

خطوات

طريقة 1 من 2: فرك أسطح الأجسام

1. 1 عندما يتحرك جسمان بالنسبة لبعضهما البعض ، يمكن أن تحدث العمليات الثلاث التالية: المخالفات على سطح الأجسام تتداخل مع حركة الأجسام بالنسبة لبعضها البعض ؛ قد يتشوه سطح الجسم أو كلاهما نتيجة لهذه الحركة ؛ يمكن أن تتفاعل ذرات كل سطح مع بعضها البعض. كل هذه العمليات متضمنة في حدوث الاحتكاك. لذلك ، لزيادة الاحتكاك ، اختر الأجسام ذات السطح الكاشطة (مثل ورق الصنفرة) ، أو السطح القابل للتشوه (مثل المطاط) ، أو السطح الذي يحتوي على خصائص لاصقة (مثل اللزج).
   • لمزيد من المعلومات حول اختيار المواد لزيادة الاحتكاك ، راجع البرامج التعليمية أو الموارد عبر الإنترنت. بالنسبة للمواد الشائعة ، يمكنك إيجاد معاملات الاحتكاك الخاصة بها (وهي خاصية كمية للقوة المطلوبة لانزلاق أو تحريك مادة على سطح مادة أخرى). تم سرد معاملات الاحتكاك لبعض المواد أدناه (كلما زاد المعامل ، زاد الاحتكاك):
   • ألمنيوم إلى ألومنيوم: 0.34
   • خشب للخشب: 0.129
   • الخرسانة الجافة فوق المطاط: 0.6-0.85
   • الخرسانة الرطبة على المطاط: 0.45-0.75
   • الجليد على الجليد: 0.01
2. 2 اضغط على الأجسام بالقرب من بعضها البعض لزيادة الاحتكاك ، لأن قوة الاحتكاك تتناسب مع القوة المؤثرة على جسم الاحتكاك (القوة الموجهة عموديًا على اتجاه حركة الأجسام بالنسبة لبعضها البعض).
   • فكر في قرص الفرامل في السيارة. كلما ضغطت أكثر على دواسة الفرامل ، زاد ضغط تيل المكابح على حافة العجلة ، وزاد الاحتكاك ، وكلما توقفت السيارة بشكل أسرع. ولكن كلما زادت قوة الاحتكاك ، زادت الحرارة المنبعثة ، لذلك عند الكبح بقوة ، تصبح وسادات الفرامل شديدة السخونة.
3. 3 إذا كان أحد الجسد يتحرك ، أوقفه. حتى الآن ، درسنا الاحتكاك المنزلق الذي يحدث عندما تتحرك الأجسام بالنسبة لبعضها البعض. الاحتكاك المنزلق أقل بكثير من الاحتكاك الساكن ، أي القوة التي يجب التغلب عليها من أجل تحريك جسمين متصلين. لذلك ، يكون تحريك جسم ثقيل أكثر صعوبة من التحكم فيه عندما يتحرك بالفعل.
   • قم بتجربة بسيطة لفهم الفرق بين الاحتكاك المنزلق والاحتكاك الساكن. ضع كرسيك على أرضية ناعمة (وليس بساط). تأكد من عدم وجود وسادات مطاطية أو غيرها على أرجل الكرسي لمنع الانزلاق. ادفع الكرسي لتحريكه. ستلاحظ أنه بمجرد أن يتحرك الكرسي ، يصبح من الأسهل عليك دفعه لأن الاحتكاك المنزلق بين الكرسي والأرضية أقل من الاحتكاك أثناء الراحة.
4. 4 تخلص من الشحوم بين السطحين لزيادة الاحتكاك. تقلل المزلقات (الزيوت ، الفازلين ، إلخ) بشكل كبير من قوة الاحتكاك بين أجسام الاحتكاك ، لأن معامل الاحتكاك بين المواد الصلبة أعلى بكثير من معامل الاحتكاك بين المادة الصلبة والسائلة.
   • قم بتجربة بسيطة. افركي يديك الجافة معًا وستلاحظ ارتفاع درجة حرارتهما (وهما أكثر دفئًا). بلل يديك الآن وافركهما مرة أخرى. الآن ليس من السهل عليك فرك يديك معًا فحسب ، بل إنها أيضًا تسخن بدرجة أقل (أو أبطأ).
5. 5 تخلص من المحامل والعجلات والأجسام المتدحرجة الأخرى للتخلص من الاحتكاك المتداول والحصول على احتكاك انزلاقي أكبر بكثير من الأول (وبالتالي فإن دحرجة جسم بالنسبة إلى آخر أسهل من دفعها / سحبها).
   • على سبيل المثال ، تخيل أنك تضع أجسادًا من نفس الكتلة في مزلقة وعلى عربة ذات عجلات. العربة ذات العجلات أسهل في الحركة (الاحتكاك المتداول) من المزلجة (الاحتكاك المنزلق).
6. 6 زيادة لزوجة السائل لزيادة قوة الاحتكاك. يحدث الاحتكاك ليس فقط عند نقل المواد الصلبة ، ولكن أيضًا في السوائل والغازات (الماء والهواء ، على التوالي). يعتمد الاحتكاك بين السائل والصلب على عدة عوامل ، على سبيل المثال ، لزوجة السائل - كلما زادت لزوجة السائل ، زادت قوة الاحتكاك.
   • على سبيل المثال ، تخيل أنك تشرب الماء والعسل من خلال قشة. يمر الماء ذو ​​اللزوجة المنخفضة بسهولة عبر قشة ، لكن العسل ، ذو اللزوجة العالية ، لن يمر عبر القش (لأن العسل يحتك أكثر بجدران القش).

طريقة 2 من 2: المقاومة الأمامية

1. 1 زيادة مساحة سطح جسمك. كما لوحظ أعلاه ، عندما تتحرك المواد الصلبة في السوائل والغازات ، تنشأ أيضًا قوة احتكاك. القوة التي تمنع حركة الأجسام في السوائل والغازات تسمى المقاومة الأمامية (تسمى أحيانًا مقاومة الهواء أو مقاومة الماء). تكون المقاومة الأمامية أكبر مع زيادة مساحة سطح الجسم ، والتي يتم توجيهها بشكل عمودي على اتجاه حركة الجسم من خلال سائل أو غاز.
   • على سبيل المثال ، خذ حبيبة تزن 1 جم وورقة من نفس الوزن وحررهما في نفس الوقت. سوف تسقط الحبوب على الفور على الأرض ، وسوف تغرق الورقة ببطء. هنا يكون مبدأ السحب مرئيًا فقط - مساحة سطح الورقة أكبر بكثير من مساحة الحبيبات ، وبالتالي تكون مقاومة الهواء أكبر والورقة تسقط على الأرض ببطء أكبر.
2. 2 استخدم شكل جسم ذو معامل سحب مرتفع. من خلال مساحة سطح الجسم الموجهة عموديًا على الحركة ، لا يمكن الحكم على المقاومة الأمامية إلا بشكل عام. تتفاعل الأجسام ذات الأشكال المختلفة مع السوائل والغازات بطرق مختلفة (عندما تتحرك الأجسام عبر غاز أو سائل). على سبيل المثال ، تتميز الصفيحة المستديرة المسطحة بمقاومة أكبر من اللوح المستدير على شكل كرة. تسمى القيمة التي تميز سحب الأجسام ذات الأشكال المختلفة بمعامل السحب.
   • على سبيل المثال ، فكر في جناح الطائرة. شكل جناح الطائرة يسمى الجنيح. إنه شكل أنيق وضيق ومستدير مع معامل سحب منخفض (حوالي 0.45). من ناحية أخرى ، تخيل أن جناح الطائرة على شكل موشور مربع مستطيل الشكل. بالنسبة لمثل هذه الأجنحة ، سيكون السحب هائلاً (هذا صحيح ، لأن معامل السحب للمنشور المربع المستطيل هو 1.14).
3. 3 استخدم أجسامًا أقل انسيابية. كقاعدة عامة ، الأجسام المكعبة الكبيرة لها مقاومة عالية. هذه الأجسام لها زوايا مستطيلة ولا تنحرف باتجاه النهاية. من ناحية أخرى ، فإن الأجسام الانسيابية لها حواف مستديرة وعادة ما تنحرف نحو النهاية.
   • على سبيل المثال ، قارن بين سيارة حديثة وسيارة صنعت منذ عدة عقود. كانت السيارات القديمة مربعة الشكل ، في حين أن السيارات الحديثة بها العديد من المنحنيات السلسة. لذلك ، تتمتع السيارات الحديثة بمقاومة أقل وتتطلب قوة محرك أقل (مما يؤدي إلى الاقتصاد في استهلاك الوقود).
4. 4 استخدم أجسادًا بدون ثقوب. يقلل أي ثقب في الجسم من السحب عن طريق السماح للهواء أو الماء بالتدفق عبر الفتحة (تقلل الثقوب مساحة سطح الجسم بشكل عمودي على الحركة). كلما كانت الثقوب أكبر ، كلما انخفض السحب. هذا هو السبب في أن المظلات ، المصممة لخلق قدر كبير من السحب (لإبطاء سرعة السقوط) ، مصنوعة من الحرير أو النايلون المتين وخفيف الوزن ، وليس من الشاش.
   • على سبيل المثال ، يمكنك زيادة سرعة مضرب تنس الطاولة عن طريق حفر ثقوب متعددة في المضرب (لتقليل مساحة سطح المضرب وتقليل السحب).
5. 5 قم بزيادة سرعة الجسم لزيادة السحب (هذا صحيح بالنسبة للأجسام من أي شكل ومادة). كلما زادت سرعة الجسم ، زاد حجم السائل أو الغاز الذي يجب أن يمر عبره وزاد السحب. تتعرض الأجسام التي تتحرك بسرعات عالية جدًا لسحب هائل ، لذا يجب تنظيمها ؛ وإلا ستقضي عليهم قوة المقاومة.
   • على سبيل المثال ، لنأخذ في الاعتبار طائرة لوكهيد SR-71 ، وهي طائرة استطلاع تجريبية تم بناؤها خلال الحرب الباردة. يمكن أن تطير هذه الطائرة بسرعة عالية تبلغ 3.2 M = 3.2 ، وعلى الرغم من شكلها الانسيابي ، فقد تعرضت لسحب هائل (كبير جدًا لدرجة أن المعدن الذي صنع منه جسم الطائرة يتمدد عند تسخينه بسبب الاحتكاك).

نصائح

• تذكر أن الاحتكاك يطلق الكثير من الطاقة على شكل حرارة. على سبيل المثال ، لا تلمس تيل فرامل السيارة بعد الفرملة مباشرة!
• ضع في اعتبارك أن قوى المقاومة العالية يمكن أن تؤدي إلى تدمير الجسم المتحرك في سائل. على سبيل المثال ، إذا قمت أثناء رحلة بالقارب بوضع قطعة من الخشب الرقائقي في الماء (بحيث يكون سطحها عموديًا على حركة القارب) ، فمن المرجح أن الخشب الرقائقي سوف ينكسر.