صفحة 140 - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 نموذج قوى الاحتكاك

المفاهيم الأساسية

معامل الاحتكاك الحركي (μₖ): ميل الخط في العلاقة البيانية بين قوة الاحتكاك الحركي والقوة العمودية. وهو يعتمد على طبيعة السطوح المتلامسة.

خريطة المفاهيم

```markmap

قوة الاحتكاك

أنواع الاحتكاك

الاحتكاك السكوني

• ينشأ بين سطحين متلامسين دون انزلاق
• يستجيب للقوة المؤثرة حتى قيمة قصوى
• يمنع الجسم من الحركة

الاحتكاك الحركي

• ينشأ بين سطحين منزلقين أحدهما على الآخر
• يؤثر على الأجسام المتحركة

خصائص الاحتكاك

• قوة تلامس
• اتجاهها معاكس للحركة
• ضروري في الحياة اليومية (الوقوف، بدء الحركة)

نموذج قوى الاحتكاك

العوامل المؤثرة

• تعتمد على المواد المكونة للسطوح (مثل: الحذاء على الرصيف مقابل السيراميك)
• لا تعتمد على مساحة السطح أو السرعة (حسب التجارب)
• تعتمد على القوة العمودية بين الجسمين

العلاقة الرياضية

• قوة الاحتكاك الحركي تتناسب طردياً مع القوة العمودية
• f_k = \mu_k F_N
• حيث:

- f_k: قوة الاحتكاك الحركي

- \mu_k: معامل الاحتكاك الحركي

- F_N: القوة العمودية

التمثيل البياني

• رسم العلاقة بين القوة العمودية (المحور السيني) وقوة الاحتكاك (المحور الصادي) يعطي خطاً مستقيماً يمر بنقطة الأصل.
• ميل الخط = معامل الاحتكاك (μₖ).
• كلما كان السطح أكثر خشونة (مثل ورق الصنفرة) كان ميل الخط أكبر (μₖ أكبر) والعكس صحيح.

```

نقاط مهمة

• عند سحب جسم بسرعة منتظمة، تكون قوة الاحتكاك مساوية للقوة المسحوبة (وفقاً لقوانين نيوتن).
• يمكن قياس قوة الاحتكاك عملياً باستخدام ميزان نابضي لسحب كتلة على سطح.
• تزداد قوة الاحتكاك بزيادة القوة العمودية (مثل وضع كتلة إضافية فوق الجسم المسحوب).

نموذج قوى الاحتكاك

تعتمد قوة الاحتكاك على المواد التي تتكون منها السطوح. فعلى سبيل المثال قوة الاحتكاك بين الحذاء والرصيف الإسمنتي تكون أكبر مما بين الحذاء وسطح السيراميك. وتعتمد قوة الاحتكاك أيضاً على مساحة سطح الجسمين المتلامسين أو سرعتهما. ولكن التجارب أثبتت أن ذلك غير صحيح؛ إذ إن المهم هو القوة العمودية بين الجسمين، فكلما زادت قوة دفع جسم ما بسرعة منتظمة فإن قوة الاحتكاك الناتجة أكبر.

فإذا سحبت مثلاً جسماً على سطح ما بسرعة منتظمة فإن قوة الاحتكاك يجب أن تساوي القوة التي سحبت الجسم بها وتنعكسها قوانين نيوتن. ويمكنك سحب جسم معلوم الكتلة على سطح طاولة بسرعة منتظمة بواسطة ميزان نابضي، كما في الشكل 9-5 لقياس القوة التي تسحب بها هذا الجسم. ثم يمكنك بعد ذلك وضع كتلة إضافية فوق سطح الكتلة الأولى لزيادة القوة العمودية وإعادة القياس مرة أخرى.

عند رسم البيانات تحصل على مخطط بياني، كما في الشكل 10-5. لاحظ أن هناك تناسباً طردياً بين قوة الاحتكاك الحركي والقوة العمودية؛ فكل خط من الخطوط يمثل السطح الذي سحبت عليه الكتلة. لاحظ كذلك أن ميل الخط الذي يقابل سطح ورق الصنفرة أكبر من ميل الخط الذي يقابل السطح الأملس للطاولة. ويجب أن تتوقع أن سحب الكتلة على سطح ورق الصنفرة أصعب من سحبها على السطح الأملس للطاولة. لذا فإن ميل الخط يرتبط بمقدار قوة الاحتكاك الناتجة. ويسمى ميل هذا الخط معامل الاحتكاك، ويرمز إليه بالرمز μk. ويرتبط معامل الاحتكاك الحركي بين قوة الاحتكاك والقوة العمودية على النحو الآتي:

f k = μ k F N

القوة العمودية وقوة الاحتكاك الحركي

قوة الاحتكاك الحركي تساوي حاصل ضرب معامل الاحتكاك الحركي في القوة العمودية.

الشكل 10-5 هناك علاقة خطية بين قوة الاحتكاك والقوة العمودية.

نموذج قوى الاحتكاك تعتمد قوة الاحتكاك على المواد التي تتكون منها السطوح. فعلى سبيل المثال قوة الاحتكاك بين الحذاء والرصيف الإسمنتي تكون أكبر مما بين الحذاء وسطح السيراميك. وتعتمد قوة الاحتكاك أيضاً على مساحة سطح الجسمين المتلامسين أو سرعتهما. ولكن التجارب أثبتت أن ذلك غير صحيح؛ إذ إن المهم هو القوة العمودية بين الجسمين، فكلما زادت قوة دفع جسم ما بسرعة منتظمة فإن قوة الاحتكاك الناتجة أكبر. فإذا سحبت مثلاً جسماً على سطح ما بسرعة منتظمة فإن قوة الاحتكاك يجب أن تساوي القوة التي سحبت الجسم بها وتنعكسها قوانين نيوتن. ويمكنك سحب جسم معلوم الكتلة على سطح طاولة بسرعة منتظمة بواسطة ميزان نابضي، كما في الشكل 9-5 لقياس القوة التي تسحب بها هذا الجسم. ثم يمكنك بعد ذلك وضع كتلة إضافية فوق سطح الكتلة الأولى لزيادة القوة العمودية وإعادة القياس مرة أخرى. عند رسم البيانات تحصل على مخطط بياني، كما في الشكل 10-5. لاحظ أن هناك تناسباً طردياً بين قوة الاحتكاك الحركي والقوة العمودية؛ فكل خط من الخطوط يمثل السطح الذي سحبت عليه الكتلة. لاحظ كذلك أن ميل الخط الذي يقابل سطح ورق الصنفرة أكبر من ميل الخط الذي يقابل السطح الأملس للطاولة. ويجب أن تتوقع أن سحب الكتلة على سطح ورق الصنفرة أصعب من سحبها على السطح الأملس للطاولة. لذا فإن ميل الخط يرتبط بمقدار قوة الاحتكاك الناتجة. ويسمى ميل هذا الخط معامل الاحتكاك، ويرمز إليه بالرمز μk. ويرتبط معامل الاحتكاك الحركي بين قوة الاحتكاك والقوة العمودية على النحو الآتي: f k = μ k F N القوة العمودية وقوة الاحتكاك الحركي قوة الاحتكاك الحركي تساوي حاصل ضرب معامل الاحتكاك الحركي في القوة العمودية. الشكل 10-5 هناك علاقة خطية بين قوة الاحتكاك والقوة العمودية. --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: Untitled Description: A diagram showing a block being pulled by a spring scale across a surface. The block is labeled 'الكتلة' (mass). The spring scale is labeled 'ميزان نابضي' (spring scale). The surface is a horizontal line. The text indicates this is for measuring the force to pull the mass at a constant velocity. Context: Illustrates the experimental setup for measuring kinetic friction. **GRAPH**: القوة العمودية وقوة الاحتكاك الحركي Description: A graph plotting kinetic friction force (vertical axis) against normal force (horizontal axis). Three lines represent different surfaces: 'ورق صنفرة' (sandpaper), 'سطح طاولة خشن' (rough table surface), and 'سطح طاولة أملس' (smooth table surface). The lines show a direct proportionality between friction force and normal force, with sandpaper having the steepest slope (highest friction coefficient) and the smooth table having the shallowest slope (lowest friction coefficient). X-axis: القوة العمودية Y-axis: قوة الاحتكاك الحركي Context: Illustrates that kinetic friction is directly proportional to the normal force, and the proportionality constant (coefficient of kinetic friction) depends on the nature of the surfaces in contact.