قوى الاحتكاك الساكن والانزلاق. قوانين الاحتكاك ما هو الاحتكاك المنزلق في الفيزياء

في الحسابات الهندسية، تنطلق عادة من عدد من المبادئ العامة المثبتة تجريبيا، والتي تعكس السمات الرئيسية لظاهرة الاحتكاك بدقة كافية للممارسة. تسمى هذه القوانين بقوانين الاحتكاك المنزلق في حالة السكون (قوانين كولوم)، ويمكن صياغتها على النحو التالي:

1. عند محاولة تحريك جسم على طول سطح جسم آخر في مستوى تلامس الأجسام، تنشأ قوة احتكاك (أو قوة التصاق)، يمكن أن يأخذ حجمها أي قيمة من الصفر إلى قيمة تسمى قوة الاحتكاك القصوى .

قوة الاحتكاك المنزلق (أو ببساطة عن طريق الاحتكاك)هو أحد مكونات قوة رد فعل الاقتران الموجودة في المستوى المماس لأسطح الأجسام المتلامسة.

يتم توجيه قوة الاحتكاك في الاتجاه المعاكس للاتجاه الذي تميل فيه القوى المؤثرة إلى تحريك الجسم.

في الميكانيكا النظرية، يفترض أنه لا يوجد أي مواد تشحيم بين أسطح الأجسام الملامسة.

الاحتكاك الجافيسمى الاحتكاك عندما لا يكون هناك مواد تشحيم بين أسطح الأجسام المتلامسة.

سنتناول حالتين: الاحتكاك عندما يكون الجسم في حالة سكون أو في حالة توازن، والاحتكاك المنزلق عندما يتحرك جسم على سطح جسم آخر بسرعة نسبية معينة.

في حالة السكون، تعتمد قوة الاحتكاك فقط على القوى النشطة. مع الاتجاه المختار للمماس عند نقطة تلامس أسطح الأجسام، يتم حساب قوة الاحتكاك بالصيغة:

وبالمثل، مع الاتجاه المختار للخط الطبيعي، يتم التعبير عن التفاعل الطبيعي بدلالة القوى المعطاة:

عندما يتحرك جسم على سطح جسم آخر، تكون قوة الاحتكاك قيمة ثابتة.

2. حجم قوة الاحتكاك القصوى يساوي حاصل ضرب معامل الاحتكاك الساكن والضغط الطبيعي أو التفاعل الطبيعي:

معامل الاحتكاك الساكن هو رقم مجرد؛ يتم تحديده تجريبيًا ويعتمد على مادة الأجسام الملامسة وحالة الأسطح (طبيعة المعالجة، درجة الحرارة، الرطوبة، التشحيم، إلخ). ويعتقد أن معامل الاحتكاك لا يعتمد على سرعة الحركة.

3. الحد الأقصى لقوة الاحتكاك المنزلق، مع تساوي جميع الأشياء الأخرى، لا يعتمد على منطقة التلامس لأسطح الاحتكاك. ويترتب على هذا القانون أنه لتحريك لبنة على سبيل المثال، من الضروري تطبيق نفس القوة، بغض النظر عن الوجه الذي يتم وضعه على السطح، سواء كان عريضًا أو ضيقًا.

وبدمج القانونين الأول والثاني معًا نحصل على أنه عند التوازن قوة الاحتكاك السكوني (قوة الالتصاق)

التوازن في وجود الاحتكاك المنزلق (قوانين أمونتون - كولوم)

عند محاولة تحريك جسم ملقى على سطح خشن، تنشأ قوة رد فعل مكونة من مكونين - عادي و قوة الاحتكاك المنزلقة(الشكل 4.34). ونتيجة للدراسات التجريبية، تم تأسيسها أمونتون - قوانين كولومب:

1. تتراوح قوة الاحتكاك المنزلق عندما يكون الجسم في حالة اتزان من صفر إلى قيمة قصوى معينة.

2. لا تعتمد القيمة القصوى لقوة الاحتكاك المنزلق على منطقة التلامس، بل يتم تحديدها من خلال حجم التفاعل الطبيعي والمادة وحالة الأسطح الملامسة،

حيث - معامل الاحتكاك المنزلق. مخروط الاحتكاكهو السطح الذي يتكون من خط عمل رد الفعل الأقصى عند محاولة تحريك الجسم في اتجاهات مختلفة (الشكل 4.35):

لنفترض جسمًا (الشكل ٤.٣٦) يقع على سطح خشن، ويهمل وزنه. عند نقطة معينة من تلامس الجسم مع السطح مع معامل احتكاك معروف، سنقوم ببناء مخروط احتكاك ونطبق قوة ذات حجم تعسفي تمر داخل مخروط الاحتكاك. منذ ذلك الحين و . من أين أو من. وهذا يعني أن الجسم في حالة اتزان ولا يمكن لأي قوة موجودة داخل مخروط الاحتكاك أن تحرك الجسم على طول السطح.

1. يتم توجيه قوة الاحتكاك المنزلقة عكس اتجاه حركة الجسم المحتملة.

2. قوة الاحتكاك لا تعتمد على مساحة ملامسة الأسطح.

3. تتناسب قوة الاحتكاك القصوى مع العمودي
ضغط. يُفهم الضغط الطبيعي على أنه الضغط الكلي على كامل منطقة التلامس لأسطح الاحتكاك:

4. يعتمد معامل الاحتكاك المنزلق على المادة و
الحالة الفيزيائية لفرك الأسطح.

يمكن حل العديد من المشكلات المتعلقة بتوازن الجسم على سطح خشن في ظل وجود قوة احتكاك هندسيًا بسهولة. ولهذا الغرض يستخدمون مفهوم زاوية ومخروط الاحتكاك.

دع الجسم الصلب، تحت تأثير القوى النشطة، يكون على سطح خشن في حالة توازن محدودة، أي. مثل هذه الحالة عندما تصل قوة الاحتكاك إلى أكبر قيمة لها عند قيمة معينة للتفاعل الطبيعي (الشكل 8.4). في هذه الحالة، ينحرف التفاعل الكلي للسطح الخشن من المستوى الطبيعي إلى مستوى المماس المشترك لأسطح الاحتكاك بأكبر زاوية.

الزاوية φ بين التفاعل الكلي للجسم الخشن واتجاه التفاعل الطبيعي تسمى زاوية الاحتكاك. تعتمد زاوية الاحتكاك φ على معامل الاحتكاك، أي.

ولكن، وفقًا لقانون سي. كولومب،

F=ƒN، وبالتالي، tanφ=ƒ، أي. ظل زاوية الاحتكاك يساوي معامل الاحتكاك المنزلق.

مخروط الاحتكاك هو مخروط يوصف بالتفاعل الكامل في اتجاه التفاعل الطبيعي. يمكن الحصول عليه عن طريق تغيير القوى النشطة بحيث يكون الجسم الموجود على سطح خشن في أوضاع التوازن المحدودة، محاولًا الخروج من التوازن في جميع الاتجاهات الممكنة الموجودة في مستوى الظل المشترك للأسطح الملامسة. إذا كان معامل الاحتكاك متساويًا في جميع الاتجاهات، فإن مخروط الاحتكاك يكون دائريًا.

وإذا لم يكن هو نفسه فإن مخروط الاحتكاك ليس دائرياً، على سبيل المثال في حالة اختلاف خصائص الأسطح المتلامسة (بسبب اتجاه معين للألياف أو حسب اتجاه معالجة سطح السطح) الجثث، إذا تمت المعالجة على آلة التخطيط، وما إلى ذلك).

لكي يكون الجسم متوازنًا على سطح خشن، من الضروري والكافي أن يمر خط عمل القوى الفعالة الناتجة المؤثرة على الجسم داخل مخروط الاحتكاك، أو، في الحالة الحدية، على طول مولده من خلال قمته (الشكل 1). 8.5).

لا يمكن لجسم أن يتأثر بأي معامل قوة فعالة إذا مر خط عمله داخل مخروط الاحتكاك، أي. ألفا<φ.

إذا كان خط عمل القوى الفعالة الناتجة لا يمر داخل مخروط الاحتكاك أو على طول مولداته، أي. α> φ (الشكل 8.5)، فإن الجسم الموجود على سطح خشن لا يمكن أن يكون في حالة توازن، Q> F.

المشكلة 1. حدد معامل القوة الذي ستبدأ عنده الكتلة في التحرك (الشكل 6.7، أ).كتلة الوزن س = 2 كيلو نيوتن، ارتفاع ح = 0,8م،عرض ب= 0,6 م. القوة المطبقة عند نقطة ما في،يشكل زاوية مقدارها 30° مع الأفقي. معامل الاحتكاك بين البلوك والأرضية الأفقية F= 0,2.

حل. يمكن أن تبدأ حركة الكتلة في حالتين: أ) إذا بدأت الكتلة في الانزلاق على طول المستوى إلى اليمين (الشكل 6.7، ب) و ب) إذا بدأت الكتلة في الانقلاب حول الحافة (الشكل 6.7، الخامس).

دعونا ننظر في الحالة الأولى. في هذه الحالة، نقطة تطبيق رد فعل الأرض غير معروفة. لنقم بإنشاء معادلات التوازن - مساواة مجموع إسقاطات جميع القوى على محاور الإحداثيات (الشكل 6.7، ب) صفر

بالإضافة إلى ذلك، نأخذ في الاعتبار اعتماد قوة الاحتكاك على الضغط الطبيعي

دعونا نحدد القوة من نظام المعادلات هذا. باستثناء القوات و , نجد

إذا أصبح حجم القوة أكبر من هذه القيمة، فسوف تبدأ الكتلة في الانزلاق إلى اليمين.

دعونا ننظر في الحالة الثانية.في حالة احتمال انقلاب الكتلة حول الضلع أسيتم تطبيق رد الفعل الطبيعي وقوة الاحتكاك عند هذه النقطة أ(الشكل 6.7، الخامس).

لنكتب ثلاث معادلات توازن والمعادلة الرابعة – اعتماد قوة الاحتكاك على الضغط الطبيعي:

ولإيجاد مقدار القوة يكفي إيجاد قيمتها من (6.3):

إذا أصبح معامل القوة أكبر من هذه القيمة، فستبدأ الكتلة في الانقلاب بالقرب من الحافة أ.

يمكن استخدام المعادلات (6.1)، (6.2)، (6.4) لتحديد رد الفعل العمودي وقوة الاحتكاك.

وبمقارنة قيم معامل القوة في الحالتين الأولى والثانية نستنتج أنه بما أن حجم القوة أثناء الانزلاق أقل من حجمها أثناء الانقلاب، فعندما يزيد معامل القوة من الصفر إلى الحد الأقصى، فإن الكتلة سوف تتحرك أولاً تبدأ في الانزلاق، وليس الانقلاب.

2 الاحتكاك المتداول

يحدث الاحتكاك المتداول نتيجة لتشوه الجسم المتداول والسطح الداعم، والتي في الواقع ليست صلبة تماما. ولذلك، يحدث الاتصال بين الجسم والسطح على مساحة معينة (الشكل 6.8، أ). يتغير رد الفعل الطبيعي بالنسبة إلى مركز الأسطوانة بمقدار معين في اتجاه الحركة، والذي يصل إلى الحد الأقصى عندما يترك الجسم التوازن ويسمى معامل الاحتكاك المتداول f k (الشكل 6.8، ب).

إن معامل الاحتكاك المتداول له البعد الطولي، على عكس معامل الاحتكاك المنزلق عديم الأبعاد. عادة، يتم تنفيذ رد فعل طبيعي من خلال مركز حلبة التزلج، مما يضيف بضع قوى مع لحظة إلى الجسم (الشكل 6.9، الخامس)، والتي تسمى لحظة الاحتكاك المتداول:

بالنسبة للأسطوانة الساكنة، سنقوم بتجميع ثلاث معادلات توازن (الشكل 6.8، الخامس):

ومن التعبير الأخير نحصل على شرط دوران العجلة دون انزلاق.

عادة يتم استيفاء هذا الشرط. ولذلك، لبدء دحرجة الأسطوانة، يلزم استخدام قوة أقل من البدء في تحريكها.

هناك العديد من الظواهر الفيزيائية في العالم من حولنا: الرعد والبرق، المطر والبرد، التيار الكهربائي، الاحتكاك... تقريرنا اليوم مخصص للاحتكاك. لماذا يحدث الاحتكاك، وما تأثيره، وعلى ماذا تعتمد قوة الاحتكاك؟ وأخيرًا، هل الاحتكاك صديق أم عدو؟

ما هي قوة الاحتكاك؟

بعد الركض قليلاً، يمكنك الاندفاع على طول المسار الجليدي. لكن حاول القيام بذلك على الأسفلت العادي. ومع ذلك، لا يستحق المحاولة. لن ينجح شيء. سيكون السبب وراء فشلك هو قوة الاحتكاك الكبيرة جدًا. لنفس السبب، من الصعب تحريك طاولة ضخمة أو، على سبيل المثال، بيانو.

عند نقطة تماس جسمين، يحدث التفاعل دائمًا،مما يمنع حركة جسم على سطح جسم آخر. ويسمى الاحتكاك. وحجم هذا التفاعل هو قوة الاحتكاك.

أنواع قوى الاحتكاك

لنتخيل أنك بحاجة إلى تحريك خزانة ثقيلة. من الواضح أن قوتك ليست كافية. دعونا نزيد قوة "القص". وفي الوقت نفسه، تزداد قوة الاحتكاك سلام.ويتم توجيهه في الاتجاه المعاكس لحركة الخزانة. وأخيرا، "تنتصر" قوة "القص" ويبتعد مجلس الوزراء. الآن تأتي قوة الاحتكاك من تلقاء نفسها ينزلق.لكنها أقل من قوة الاحتكاك الساكن، كما أن تحريك الخزانة لمسافة أبعد أسهل بكثير.

بالطبع، كان عليك أن تشاهد كيف يقوم 2-3 أشخاص بإبعاد سيارة ثقيلة بمحرك توقف فجأة. الأشخاص الذين يدفعون السيارة ليسوا أقوياء، فقوة الاحتكاك تؤثر فقط على عجلات السيارة المتداول.يحدث هذا النوع من الاحتكاك عندما يتدحرج جسم على سطح جسم آخر. يمكن أن تتدحرج كرة، أو قلم رصاص مستدير أو متعدد الأوجه، أو عجلات قطار، وما إلى ذلك، وهذا النوع من الاحتكاك أقل بكثير من قوة الاحتكاك المنزلقة. لذلك، من السهل جدًا نقل الأثاث الثقيل إذا كان مزودًا بعجلات.

لكن في هذه الحالة تكون قوة الاحتكاك موجهة ضد حركة الجسم، وبالتالي تقلل من سرعة الجسم. لولا "طبيعتها الضارة"، حيث تسارعت على دراجة أو زلاجات، لكان بإمكانك الاستمتاع بالرحلة إلى أجل غير مسمى. لنفس السبب، فإن السيارة التي تم إيقاف تشغيل المحرك ستتحرك بالقصور الذاتي لبعض الوقت ثم تتوقف.

لذا، تذكر أن هناك ثلاثة أنواع من قوى الاحتكاك:

• انزلاق الاحتكاك؛
• الاحتكاك المتداول
• الاحتكاك الساكن.

ويسمى المعدل الذي تتغير به السرعة بالتسارع. ولكن بما أن قوة الاحتكاك تبطئ الحركة، فإن هذا التسارع سيكون له علامة ناقص. سيكون من الصحيح القول تحت تأثير الاحتكاك يتحرك الجسم بتباطؤ.

ما هي طبيعة الاحتكاك

إذا قمت بفحص السطح الأملس لطاولة مصقولة أو ثلج من خلال عدسة مكبرة، فسوف ترى خشونة صغيرة يتشبث بها الجسم الذي ينزلق أو يتدحرج على طول سطحه. بعد كل شيء، فإن الجسم الذي يتحرك على طول هذه الأسطح له أيضًا نتوءات مماثلة.

عند نقاط الاتصال، تقترب الجزيئات كثيرًا بحيث تبدأ في جذب بعضها البعض. لكن الجسم يستمر في الحركة، وتبتعد الذرات عن بعضها البعض، وتنكسر الروابط بينها. وهذا يتسبب في اهتزاز الذرات المحررة من الجذب. تقريبًا بالطريقة التي يتأرجح بها الزنبرك المتحرر من التوتر. نحن ندرك أن اهتزازات الجزيئات هذه بمثابة تسخين. لهذا يصاحب الاحتكاك دائمًا زيادة في درجة حرارة الأسطح الملامسة.

وهذا يعني أن هناك سببين يسببان هذه الظاهرة:

• المخالفات على سطح الهيئات الملامسة.
• قوى الجذب بين الجزيئات.

على ماذا تعتمد قوة الاحتكاك؟

من المحتمل أنك لاحظت الكبح المفاجئ للمزلجة عندما تنزلق على منطقة رملية. وهناك ملاحظة أخرى مثيرة للاهتمام: عندما يكون هناك شخص واحد على الزلاجة، فإنه سيذهب في اتجاه واحد أسفل التل. وإذا انزلق صديقان معًا، فستتوقف الزلاجة بشكل أسرع. وبالتالي فإن قوة الاحتكاك هي:

• يعتمد على مادة الأسطح الملامسة.
• بالإضافة إلى أن الاحتكاك يزداد مع زيادة وزن الجسم؛
• يعمل في الاتجاه المعاكس للحركة.

إن علم الفيزياء الرائع جيد أيضًا لأنه يمكن التعبير عن العديد من التبعيات ليس فقط بالكلمات، ولكن أيضًا في شكل علامات خاصة (صيغ). بالنسبة لقوة الاحتكاك تبدو كما يلي:

Ftr = كيلو نيوتن أين:

قدم - قوة الإحتكاك.

ك - معامل الاحتكاك الذي يعكس اعتماد قوة الاحتكاك على المادة ونظافة معالجتها. لنفترض أنه إذا كان المعدن يتدحرج على المعدن k = 0.18، وإذا كنت تتزلج على الجليد k = 0.02 (معامل الاحتكاك دائمًا أقل من واحد)؛

ن هي القوة المؤثرة على الدعم. إذا كان الجسم على سطح أفقي، فإن هذه القوة تساوي وزن الجسم. بالنسبة للمستوى المائل فهو أقل وزنًا ويعتمد على زاوية الميل. كلما كانت الشريحة أكثر انحدارًا، كان من الأسهل الانزلاق لأسفل، وزادت قدرتك على الركوب لفترة أطول.

ومن خلال حساب قوة الاحتكاك الساكن للخزانة باستخدام هذه الصيغة، سنكتشف القوة التي يجب تطبيقها لتحريكها من مكانها.

عمل قوة الاحتكاك

إذا أثرت قوة على جسم، يتحرك الجسم تحت تأثيرها، فإن الشغل يتم دائمًا. عمل قوة الاحتكاك له خصائصه الخاصة: فهو في النهاية لا يسبب الحركة بل يمنعها. ولذلك فإن العمل الذي يقوم به هو سيكون دائما سلبيا، أي. مع علامة ناقص،بغض النظر عن الاتجاه الذي يتحرك فيه الجسم.

الاحتكاك هو صديق أو عدو

ترافقنا قوى الاحتكاك في كل مكان، مسببة ضررًا ملموسًا و... فائدة هائلة. دعونا نتخيل أن الاحتكاك قد اختفى. سيرى المراقب المندهش كيف تنهار الجبال، وتقتلع الأشجار من الأرض من تلقاء نفسها، وتهيمن رياح الأعاصير وأمواج البحر على الأرض إلى ما لا نهاية. تنزلق جميع الجثث إلى الأسفل في مكان ما، ويتفكك النقل إلى أجزاء منفصلة، ​​نظرًا لأن البراغي لا تؤدي دورها بدون احتكاك، كان من الممكن أن يقوم وحش غير مرئي بفك جميع الأربطة والعقد، والأثاث، الذي لا يتم تثبيته بواسطة قوى الاحتكاك، قد تم كسره. انزلقت إلى الزاوية السفلية من الغرفة.

دعونا نحاول الهروب، الهروب من هذه الفوضى، ولكن دون احتكاك لن نكون قادرين على اتخاذ خطوة واحدة.بعد كل شيء، فإن الاحتكاك هو الذي يساعدنا على دفع الأرض عند المشي. أصبح من الواضح الآن سبب تغطية الطرق الزلقة بالرمال في الشتاء...

وفي الوقت نفسه، يسبب الاحتكاك أحيانًا ضررًا كبيرًا. لقد تعلم الناس كيفية تقليل الاحتكاك وزيادته، وجني فوائد هائلة منه. على سبيل المثال، تم اختراع العجلات لسحب الأحمال الثقيلة، واستبدال الاحتكاك المنزلق بالتدحرج، وهو أقل بكثير من الاحتكاك المنزلق.

لأن الجسم المتدحرج لا يحتاج إلى التقاط العديد من المخالفات السطحية الصغيرة، كما هو الحال عندما تنزلق الأجسام. ثم تم تجهيز العجلات بإطارات ذات نمط عميق (معالجتها).

هل لاحظت أن جميع الإطارات مطاطية وسوداء؟

وتبين أن المطاط يحافظ على العجلات بشكل جيد على الطريق، كما أن الفحم المضاف إلى المطاط يمنحه اللون الأسود والصلابة والقوة اللازمة. بالإضافة إلى ذلك، في حالة وقوع حادث على الطريق، فإنه يسمح لك بقياس مسافة الكبح. بعد كل شيء، عند الكبح، تترك الإطارات علامة سوداء واضحة.

إذا لزم الأمر، قلل الاحتكاك واستخدم زيوت التشحيم ومواد التشحيم الجافة من الجرافيت. كان الاختراع الرائع هو إنشاء أنواع مختلفة من المحامل الكروية. يتم استخدامها في مجموعة واسعة من الآليات، من الدراجات إلى أحدث الطائرات.

هل يوجد احتكاك في السوائل؟

عندما يكون الجسم ساكنا في الماء، لا يحدث احتكاك مع الماء. ولكن بمجرد أن يبدأ في التحرك، يحدث الاحتكاك، أي. يقاوم الماء حركة أي أجسام فيه.

وهذا يعني أن الشاطئ، الذي يخلق الاحتكاك، "يبطئ" الماء. وبما أن احتكاك الماء بالشاطئ يقلل من سرعته، فلا يجب أن تسبح في منتصف النهر، لأن التيار هناك أقوى بكثير. تتشكل الأسماك والحيوانات البحرية بطريقة تجعل احتكاك أجسامها بالماء في حده الأدنى.

يعطي المصممون نفس التبسيط للغواصات.

سوف يستمر معرفتنا بالظواهر الطبيعية الأخرى. نراكم مرة أخرى أيها الأصدقاء!

إذا كانت هذه الرسالة مفيدة لك، سأكون سعيدًا برؤيتك

هناك نوعان رئيسيان ومختلفان بشكل أساسي من الاحتكاك: انزلاق الاحتكاك(الاحتكاك من النوع الأول) و الاحتكاك المتداول(الاحتكاك من النوع الثاني).

يعد الاحتكاك المنزلق من سمات الأزواج الحركية السفلية، على الرغم من أنه يحدث أيضًا في الأزواج الأعلى. إنها عملية فيزيائية وكيميائية معقدة تؤدي في النهاية إلى تسخين العناصر الزوجية، وتدهور الخصائص الفيزيائية (القوة) للمواد التي تُصنع منها، والتآكل الشديد، وفقدان الطاقة بسبب التغلب غير المثمر على قوى الاحتكاك. إن أبسط تفسير لأسباب مقاومة الحركة أثناء الاحتكاك هو أنه أثناء الحركة النسبية للأجسام الصلبة (الوصلات)، تلتقي الشواذ الدقيقة لأحدها مع الشواذ الدقيقة للآخر، مما ينتج عنه قوة إجمالية معينة موجهة نحو الحركة النسبية على سبيل المثال، يتحرك الجسم الصلب 2 (الشكل 5.1) في الاتجاه المشار إليه بسرعة نسبية بالنسبة للجسم الصلب 1. وفي الوقت نفسه، تتصادم المخالفات الدقيقة مع المخالفات الدقيقة للجسم 1، مما يتسبب في ظهور التفاعلات الطبيعية عند نقاط التلامس مع المخالفات الدقيقة (هذه التفاعلات
أرز. 5.1 موضحة بأقطار المستطيلات). القيمة الإجمالية للمكونات الرأسية للتفاعلات تساوي قوة الضغط سوالقيمة الإجمالية للمكونات الأفقية هي قوة الاحتكاك الموجهة ضد سرعة الحركة النسبية. ويجب أن يؤخذ في الاعتبار أن قوى الاحتكاك للأجسام الملامسة تعمل بشكل أزواج، أي أن إحداهما مطبقة على جسم والأخرى مطبقة على آخر، وهذه القوى متساوية ومتعاكسة، على غرار التفاعلات التي سبق الحديث عنها في أزواج الحركية.

وينقسم الاحتكاك المنزلق إلى عدة أنواع حسب الظروف التي تعمل فيها الأزواج الحركية.

الاحتكاك الجاف، والذي يحدث عندما تكون الأسطح الملامسة نظيفة وجافة تمامًا، وخالية من أي آثار للرطوبة والأكاسيد والغبار والمواد الأخرى. في ظل هذه الظروف، تتلامس أسطح الاحتكاك مع بعضها البعض بشكل مباشر. لا يمكن الحصول على ظروف الاحتكاك هذه إلا في ظروف المختبر.

الاحتكاك الحدودينموذجي عندما يكون سمك طبقة التشحيم بين أسطح الاحتكاك أقل من 0.1 ميكرون.

احتكاك السوائليحدث عندما يتم فصل أسطح الاحتكاك تمامًا بطبقة من مادة التشحيم ولا تتلامس الخشونة الدقيقة مع بعضها البعض على الإطلاق (الشكل 5.2). يتم تحديد مقاومة الحركة النسبية للأجسام الصلبة في هذه الحالة بالكامل من خلال خصائص سائل التشحيم وتعتمد بشكل كبير على لزوجته. تختلف أنماط هذا النوع من الاحتكاك بشكل ملحوظ عن أنماط أنواع الاحتكاك الأخرى.

احتكاك شبه سائليحدث عندما لا يتم استيفاء شروط الاحتكاك السائل البحت، ثم في بعض أماكن ملامسة الأجسام الصلبة يوجد احتكاك سائل، وفي أماكن أخرى يوجد احتكاك حدودي. وفي هذا الصدد يسمى هذا النوع من الاحتكاك مختلط. يحدث هذا النوع من الاحتكاك غالبًا في السيارات.

الاحتكاك شبه الجافيحدث عندما يكون هناك احتكاك جاف واحتكاك حدودي في نفس الوقت. سيحدث هذا النوع من الاحتكاك إذا تم تنظيف الأسطح من الرطوبة والأكاسيد والغبار والهباء الجوي، وتركت في الهواء لبعض الوقت ثم تم ملامستها.

قوانين انزلاق القطارات.

1. يتم توجيه قوة الاحتكاك دائمًا ضد سرعة الحركة النسبية.

2. مع الدقة الكافية للحسابات الفنية، يمكن تحديد قوة الاحتكاك باستخدام صيغة كولومب-أمونتون. هنا هو معامل الاحتكاك. – رد فعل طبيعي يحدث في زوج حركي تحت تأثير قوة ضاغطة.

3. يعتمد معامل الاحتكاك على الطبيعة الفيزيائية وحالة أسطح الاحتكاك، أي الخشونة ووجود مادة التشحيم ونوعها وما إلى ذلك.

4. يعتمد معامل الاحتكاك على سرعة الحركة النسبية للأجسام
(الشكل 5.3)، ومع ذلك، فمن المقبول بدقة كافية للتمرين أن يظل ثابتًا عند أي سرعة. لقد وجدت العديد من الدراسات أنه عند البدء من حالة توقف تام، يكون معامل الاحتكاك أكبر منه عند الحركة. ويسمى هذا المعامل معامل الاحتكاك الساكن، أو معامل الاحتكاك الساكن. وهو معين ويعتبر ذلك، في نفس الوقت، بغض النظر عن سرعة الحركة.

5. يعتمد معامل الاحتكاك السكوني على زمن تلامس الأجسام الصلبة في حالة السكون، وهو ما يفسره التداخل التدريجي لمواد الأجسام مع بعضها البعض. كلما طالت مدة بقاء الجثث على اتصال بلا حراك، كلما كان الاختراق أعمق وزادت صعوبة تحريكها لاحقًا.

6. يعتمد معامل الاحتكاك على الضغط النوعي. يتم تقديم هذا الاعتماد في
أرز. 5.4. أولاً، تزداد قيمة المعامل بشكل حاد، ثم عند الوصول إلى قيمة معينة، تظل ثابتة، وبعد ذلك، عند قيم كبيرة بما فيه الكفاية للضغط النوعي، تزداد بشكل حاد مرة أخرى، بسبب التشوهات البلاستيكية لمواد فرك الأسطح. ومع ذلك، في الحسابات الفنية لا يؤخذ هذا الاعتماد في الاعتبار، والقيمة التي لا تتغير على مدى نطاق كبير من التغيرات في ضغط معين تعتبر ثابتة.

يتم إعطاء قيم معاملات الاحتكاك لمختلف المواد وظروف التشغيل لأسطح الاحتكاك في الكتب المرجعية الفيزيائية والتقنية.

تظهر التجربة أنه عندما يسعى جسم ما إلى التحرك على طول سطح جسم آخر في مستوى ملامسة الأجسام، تنشأ قوة مقاومة لانزلاقهما النسبي، تسمى قوة الاحتكاك المنزلق.

ويعود حدوث الاحتكاك بالدرجة الأولى إلى خشونة الأسطح مما يخلق مقاومة للحركة، ووجود التصاق بين الأجسام المضغوطة على بعضها البعض. تعد دراسة جميع ميزات ظاهرة الاحتكاك مشكلة فيزيائية وميكانيكية معقدة إلى حد ما، والنظر فيها خارج نطاق مسار الميكانيكا النظرية.

في الحسابات الهندسية، عادة ما تنطلق من عدد من الأنماط المثبتة تجريبيا والتي تعكس السمات الرئيسية لظاهرة الاحتكاك بدقة كافية للممارسة. هذه القوانين، التي تسمى قوانين الاحتكاك المنزلق في حالة السكون، يمكن صياغتها على النحو التالي.

1. عند محاولة تحريك جسم على طول سطح جسم آخر في مستوى تلامس الأجسام، تنشأ قوة احتكاك (أو قوة التصاق)، والتي يمكن أن تأخذ أي قيمة من الصفر إلى قيمة تسمى قوة الاحتكاك القصوى.

يتم توجيه قوة الاحتكاك المطبقة على الجسم في الاتجاه المعاكس للاتجاه الذي تميل فيه القوى المؤثرة على الجسم إلى تحريكه.

2. قوة الاحتكاك الحدية تساوي عددياً حاصل ضرب معامل الاحتكاك الساكن والضغط الطبيعي أو التفاعل الطبيعي:

معامل الاحتكاك الساكن هو كمية بلا أبعاد؛ يتم تحديده تجريبياً ويعتمد على مادة الأجسام الملامسة وحالة الأسطح (طبيعة المعالجة، درجة الحرارة، الرطوبة، إلخ).

3. لا تعتمد قيمة قوة الاحتكاك القصوى، ضمن نطاق واسع إلى حد ما، على حجم الأسطح المتلامسة أثناء الاحتكاك.

من القانونين الأولين يتبع أنه في حالة توازن أو

يجب التأكيد على أن قيمة قوة الاحتكاك في حالة السكون يتم تحديدها من خلال عدم المساواة (40)، وبالتالي، يمكن أن تكون هذه القيمة أي شيء، ولكن ليس أكبر منها. ولا يمكن تحديد قوة الاحتكاك بالضبط إلا من خلال حل المعادلة المقابلة مشكلة (انظر § 25). ستكون قوة الاحتكاك متساوية في الحجم فقط عندما تصل قوة القص المؤثرة على الجسم إلى قيمة بحيث يبدأ الجسم في التحرك (الانزلاق) بأقل زيادة. التوازن الذي يحدث عندما تكون قوة الاحتكاك متساوية يسمى التوازن الحدي.

وفي الختام نعرض قيم معامل الاحتكاك لبعض المواد: خشب على خشب معدن على معدن فولاذ على ثلج 0.027.

وترد معلومات أكثر تفصيلا في الكتب المرجعية ذات الصلة.

كل ما سبق يتعلق بالاحتكاك المنزلق في حالة الراحة. عند الحركة توجه قوة الاحتكاك في الاتجاه المعاكس للحركة وتساوي حاصل ضرب معامل الاحتكاك الديناميكي والضغط العادي

المعامل الديناميكي للاحتكاك المنزلق هو أيضًا كمية بلا أبعاد ويتم تحديده تجريبيًا. لا تعتمد قيمة المعامل على مادة وحالة الأسطح فحسب، بل تعتمد أيضًا إلى حد ما على سرعة الأجسام المتحركة. في معظم الحالات، مع زيادة السرعة، ينخفض ​​المعامل قليلًا في البداية ثم يظل ثابتًا تقريبًا.