تحقیق در مورد نیروی اصطکاک + مثال

با نیروی اصطکاک آشنا شوید!

تحقیق در مورد نیروی اصطکاکنیروی اصطکاک چیست؟

اصطکاک نیروی مقاومتی است که در برابر حرکت اجسام به وجود می‌آید. این نیرو هم در خلاف جهت حرکت هم در جهت حرکت(مثل راه رفتن) ایجاد شده و با حرکت اجسام مخالفت می‌کند. برای ایجاد حرکت در اجسام باید نیرویی بزرگ‌تر از نیروی اصطکاک در جهت حرکت اعمال کرد. اصطکاک به عواملی چون نیروی عمودی، شرایط سطح‌های تماس از نظر زبری و جنس سطح‌های تماس بستگی دارد و در صورتی که تغییرات دما به‌گونه‌ای باشد که موجب تغییر زبری سطح تماس شود، در افزایش یا کاهش اصطکاک مؤثر است.

انواع نیروی اصطکاک

  • نیروی اصطکاک ایستایی
  • نیروی اصطکاک چنبشی

نیروی اصطکاک ایستایی

هرگاه به جسمی که بر یک سطح افقی در حالت سکون است نیروی افقی وارد شود و جسم حرکت نکند و در حال سکون باقی بماند، نشانگر آن است که برآیند نیروهای وارده بر آن صفر است. پس نیرویی به اندازه نیروی وارده، بر جسم وارد می‌شود که نیروی F را خنثی می‌کند. این نیرو، نیروی اصطکاک ایستایی نامیده می‌شود و از برهم‌کنش بین دو سطحی که نسبت به هم ساکن هستند و با هم در تماس‌اند به‌وجود می‌آید.

اگر نیروی F را بزرگ‌تر کنیم به‌طوری که جسم در آستانه حرکت قرار گیرد، در این حالت نیروی اصطکاک در آستانه حرکت نامیده می‌شود. نیروی در آستانه حرکت در یک نقطه اتفاق می‌افتد که مشخصه‌ای برای محاسبه ضریب اصطکاک ایستایی می‌باشد، چنانچه نیروی اعمالی به جسم بیشتر از حد آستانه حرکت شود ضریب اصطکاک جنبشی درگیر خواهد شد که مقدار آن از مقدار ایستایی کمتر است همچنین شتاب جسم در آستانهٔ حرکت صفر می‌باشد.

نیروی اصطکاک جنبشی

با حرکت جسم جامد بر سطح جسم جامدی دیگر، نیرویی موازی سطح تماس به هریک از دو جسم از طرف جسم دیگر، وارد می‌شود که نیروی اصطکاک جنبشی نام دارد. نیروی اصطکاک جنبشی از برهم‌کنش بین دو سطحی که نسبت به هم متحرک می‌باشند و با هم تماس دارند به وجود می‌آید. جهت نیروی اصطکاک جنبشی در خلاف جهت حرکت جسم است.

در اکثر اوقات نیروی اصطکاک ایستایی بزرگ‌تر از نیروی اصطکاک جنبشی است. طبق قانون اول نیوتن که قانون اینرسی هم نامیده می‌شود، جسم در حال سکون تمایل دارد در حالت سکون باقی بماند و چنان‌چه حرکت یک‌نواخت دارد به حرکت خود ادامه دهد. زمانی که به جسمی ساکن نیرو وارد می‌شود تا شروع به حرکت کند باید بر نیروی اینرسی و نیروی اصطکاک غلبه کرد. اما زمانی که جسم در حال حرکت یک‌نواخت و بدون شتاب است تنها غلبه بر نیروی اصطکاک وجود دارد، پس به نیروی کمتری نیاز خواهد بود.

نیروی اصطکاک به چه عواملی بستگی دارد؟

نیروی اصطکاک به دو عامل زیر وابسته است:

  • جنس دو سطح
  • نیروی عمود بر سطح

با افزایش نیروی عمود بر سطح، ناهمواری های سطوح دو جسم بیشتر در هم گیر کرده و اصطکاک افزایش می یابد. نیروی عمود بر سطح معمولا همان وزن جسم است.

روش های کاهش نیروی اصطکاک

با استفاده از روش های زیر می توان اصطکاک را در موارد غیر مفید کاهش داد.

۱- سطح جسم را با سمباده صاف و صیقلی کنیم.

با توجه به اینکه علت پیدایش اصطکاک در هم گیر کردن ناهمواری های سطح دو جسم است، با صیقل دادن می توان اصطکاک را کم کرد. مثلا صاف بودن سطح زیر چوب اسکی برای کاهش اصطکاک است.

۲- در سطح تماس دو جسم، آب یا روغن بریزیم.

مثلا زمانی که لولای در را روغن کاری می کنیم، لایه ای از روغن بین قطعات قرار می گیرد که با کاهش سطح تماس، اصطکاک را کاهش می دهد.

۳- بین سطح تماس دو جسم از چرخ یا غلتک استفاده کنیم.

نیروی اصطکاکی که بین چرخ و سطح ایجاد می شود بسیار کمتر از اصکاک بین جسم و سطح است. از این رو راحت تر حرکت می کند.

۴- بین سطح تماس دو جسم از لایه ای از هوا استفاده کنیم.

هوا نیز مانند روغن عمل می کند و سطح تماس دو جسم را کاهش می دهد. از این تکنیک در ساخت هاورکرافت استفاده می شود. هاورکرافت وسیله ای است که روی لایه ای از هوا، بر سطح آب حرکت می کند.

 مثال نیروی اصطکاک

  • سمباده زدن روی چوب و فلز
  • تیز کردن چاقو
  • مالیدن دست ها به هم
  • ترمز گرفتن اتومبیل و مالیدن لاستیک آن روی زمین
  • هول دادن اجسام روی زمین
اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

web hit counter