التحصيلي

اختبار التحصيل الدراسي — المسار العلمي

الميكانيكا
١١

القسم ٢ · الميكانيكا — الموضوع ١١ من ١٧

قوة الاحتكاك والمستوى المائل

قوة الاحتكاك قوةُ تلامسٍ تعاكس الحركة الانزلاقية أو ميلها بين السطحين، وهي نوعان:

  • قوة الاحتكاكلا تعتمد على المساحة، بل على نوع المادتين والقوة العمودية
    • سكوني f_sقبل بدء الانزلاق؛ fsμs · FN
    • حركي f_kأثناء الانزلاق؛ fk = μk · FN
  • معاملا الاحتكاك μs و μk بلا وحدة قياس، و μs > μk (السكوني أكبر).
  • عند عدم وجود قوةٍ مؤثّرةٍ في الجسم تكون قوة الاحتكاك السكوني = صفر (لا تنشأ إلا لمقاومة محاولة الحركة).
  • احتكاك الأسطح الملساء أو الجديدة صغيرٌ يمكن إهماله. وقوة الاحتكاك الحركي تتناسب طرديًّا مع القوة العمودية fkFN.
fkFN
قوة الاحتكاك الحركي تتناسب طرديًّا مع القوة العمودية: fk = μk · FN، وميل الخط المستقيم يساوي معامل الاحتكاك الحركي μk.
  • على مستوى مائل أملس بزاوية θ: a = g · sinθ؛ وبوجود احتكاك: a = g (sinθμk · cosθ).
θmgNmg·sinθmg·cosθ
المستوى المائل: يُحلَّل الوزن mg إلى مركّب موازٍ mg·sinθ يدفع الجسم أسفل المنحدر، ومركّب عمودي mg·cosθ توازنه القوة العمودية N
مثالطاولةٌ كتلتها 10 kg على سطحٍ أفقيٍّ، معامل احتكاكها الحركي μk = 0.2 (g = 10 m/s²)؛ فما قوة الاحتكاك الحركي؟
الحل: على سطحٍ أفقيٍّ FN = m · g.
fk = μk · m · g = 0.2 × 10 × 10 = 20 N

أمثلة على «قوة الاحتكاك والمستوى المائل»

مثال ١

جسم كتلته 5 kg يدور بسرعة 5 m/s على بُعد 2 m من المركز، فما مقدار القوة المركزية المؤثرة فيه بالنيوتن؟

توقّع الإجابة أولًا:

قدّام | منصة التدريب على اختبارات القدرات والتحصيلي وموهبة