آخر تحديث: 2026-06-15

قوة الاحتكاك

الاحتكاك هو القوة التي تقاوم الانزلاق بين سطحين متلامسين. هو ما يمكّنك من المشي دون انزلاق، وما يُوقف الكرة المتدحرجة، وما تعتمد عليه فرامل السيارة. للأسطح الجافة يتبع قاعدة بسيطة ومدهشة: قوة الاحتكاك تتناسب مع الضغط الذي يجمع السطحين معاً، $f = \mu N$. تحسب هذه الأداة الاحتكاك الساكن الأقصى والاحتكاك الحركي من القوة العمودية ومعاملَي الاحتكاك، وتخبرك إذا كانت قوة الدفع كافية لتحريك الجسم.

نوعان من الاحتكاك

الاحتكاك على نوعين. الاحتكاك الساكن يؤثر قبل أي حركة. ليس قيمةً ثابتة — بل يرتفع ليعادل ما تحاوله القوة من تحريك الجسم، حتى يبلغ سقفه $\mu_s N$. الاحتكاك الحركي يتولى الأمر حين يبدأ الانزلاق ويبقى ثابتاً تقريباً عند $\mu_k N$. ولأن المعامل الحركي عادةً أصغر قليلاً من الساكن، يصعب تحريك الجسم أكثر مما يصعب الإبقاء عليه متحركاً — ولهذا ينزلق الدرج المعلق فجأة ما إن يتحرك.

المعادلة

على سطح أفقي تساوي القوة العمودية الوزن، $N = mg$. على منحدر تكون أصغر — فقط المكوّن العمودي على السطح من وزن الجسم.

مثال تطبيقي

قوة عمودية 100 نيوتن تضغط كتلة فولاذية على سطح فولاذي حيث $\mu_s = 0.6$ و $\mu_k = 0.4$. حدود الاحتكاك هي:

ادفع بـ 50 نيوتناً فلا شيء يتحرك — يرتفع الاحتكاك الساكن صامتاً إلى 50 نيوتناً ليلغيها. ادفع بـ 80 نيوتناً وتتجاوز الحد 60 نيوتن، فتنفلت الكتلة؛ وحين تنزلق يعمل فقط 40 نيوتناً من الاحتكاك الحركي، مما يترك قوة محصّلة $80 - 40 = 40\ \text{N}$ تُعجّلها.

معاملات نموذجية

تعتمد معاملات الاحتكاك على المواد وحالتها، لذا اعتبر هذه قيماً إرشادية للمعامل الساكن: المطاط على الخرسانة الجافة ≈ 1.0، الفولاذ على الفولاذ ≈ 0.6، الخشب على الخشب ≈ 0.4، والفولاذ على الجليد ≈ 0.03. الأسطح المشحّمة أقل بكثير من 0.1. المعاملات الحركية عادةً أقل بعض الشيء. ولأن الأسطح الفعلية تتفاوت، استخدم قيماً مقاسة حين تحتاج إلى دقة في النتيجة.

القيود

هذا النموذج البسيط لاحتكاك كولوم الجاف. يفترض أن قوة الاحتكاك مستقلة عن مساحة التلامس وسرعة الانزلاق، وهو صحيح جيداً للأسطح الصلبة الاعتيادية لكنه يفشل للأسطح المشحّمة أو الناعمة جداً أو سريعة الحركة. لا يشمل مقاومة التدحرج أو مقاومة الموائع أو تشوّه المواد اللينة. لجسم على منحدر احسب أولاً القوة العمودية من المكوّن العمودي للوزن، ثم طبّق $f = \mu N$.