تطبيقات القانون الثاني لنيوتن

تطبيقات القانون الثاني لنيوتن

ثانياً : دراسة حركة الأجسام على السطوح الخشنة
عندما يصادف الجسم سطحاً خشناً أو يتحرك خلال وسط لزج مثل الماء أو الهواء فإنه يتعرض لقوى مقاومة تسمى الاحتكاك.
وهذه القوى مهمة جداً في حياتنا اليومية فهي التي تمكننا من المشي والركض والكتابة .
والآن انظر إلى شكل (1 أ ) ولاحظ الصندوق إنه ساكن لا يتحرك فوق سطح خشن .
ونستطيع القول في هذه الحالة أن ( ق = ق ح ) ولذلك تسمى قوة الاحتكاك في هذه المرحلة " قوة الاحتكاك السكوني " ( ق ح س ) وتوضح التجارب أن هذه القوة تنشأ بين الأسطح المتلامسة بسبب النتوءات على كلا السطحين المتلامسين .


وذلك عندما يكون الصندوق على وشك الحركة .

خصائص قوة الاحتكاك :
اتجاه قوة الاحتكاك السكوني دائماً يكون عكس اتجاه الحركة .

ويسمى  س : معامل الاحتكاك السكوني
ر : القوة العمودية على السطح
وعندما يكون الجسم على وشك الحركة فأن:


اتجاه قوة الاحتكاك الحركي يكون دائماً معاكس لاتجاه الحركة .
وتحسب من العلاقة
حيث :  ح : معامل الاحتكاك الحركي
ر : القوة العمودية على السطح

تعتمد قيمة كل من  ح ,  س على السطوح المتلامسة ولكن  ح عادة أصغر من  س, وتتراوح قيم معامل الأحتكاك بين ( 0.5 ـ 1.5) ويوضح الجدول ادناه قيم معامل الأحتكاك بين بعض السطوح المتلامسة.
 س  ح السطوح المتلامسة
0.57 0.74 الفولاذ والفولاذ
0.47 0.61 الألومنيوم والفولاذ
0.36 0.53 النحاس والفولاذ
0.8 1 المطاط والإسمنت
0.2 0.5 0.25 الخشب والخشب
0.4 0.94 الزجاج والزجاج
0.1 0.14 الخشب المدهون والثلج الرطب
0.04 ــــــ الخشب المدهون والثلج الجاف
0.06 0.15 معدن ومعدن مشحمان
0.03 0.1 ثلج وثلج
معاملات الاحتكاك لاتعتمد على مساحة التلامس بين الأسطح
تجربة عملية لتحديد معامل الاحتكاك :
الأدوات والمواد اللازمة :
السطح الذي نريد ايجاد معامل الاحتكاك له ـ صندوق ـ منقلة .
خطوات اجراء التجربة :
ضع الصندوق فوق السطح .
زد زاوية ميل السطح تدريجياً حتى ينزلق الجسم .
قس الزاوية التي ينزلق عندها الجسم .
النتائج :
عندما تضع الجسم على السطح يبدأ بالانزلاق :

عندما يكون الجسم على وشك الحركة


والشكل يوضح أنظمة ميكانيكية والرسم الحر لهذه الأجسام :
سحب صندوق إلى اليمين فوق سطح أفقي خشن

صندوق يُسحب للأعلى فوق سطح مائل خشن .


كتلتين متصلتين بخيط مهمل الكتلة ، السطح خشن والبكرة ملساء.

مثال (1):
أثرت قوة في صندوق موضوع فوق سطح خشن فتحرك بسرعة مقداارها (20) م/ ث وقطع مسافة مقدارها ( 115 م ) قبل أن يتوقف .
احسب معامل الاحتكاك الحركي بين الصندوق والسطح ؟
الحل: يوضح الشكل الجسم والقوى المؤثرة فيه.