تنزلق قطعة خشبية كتلتها 1.4 kg على سطح خشن فتتباطأ بتسارع مقداره 1.25 m/s ما معامل الاحتكاك الحركي بين القطعة الخشبية والسطح

السؤال: تنزلق قطعة خشبية كتلتها 1.4 kg على سطح خشن فتتباطأ بتسارع مقداره 1.25 m/s ما معامل الاحتكاك الحركي بين القطعة الخشبية والسطح

الإجابة: 0.128

شرح الإجابة:

لفهم العلاقة بين الحركة والاحتكاك في هذا السياق، نبدأ بتحليل القوى المؤثرة على القطعة الخشبية أثناء انزلاقها. بما أن السطح أفقي، فإن القوة العمودية التي تؤثر على الجسم ناتجة فقط عن وزنه، دون أي تأثيرات إضافية مثل الميل أو الدفع الخارجي. هذه القوة العمودية تُحسب باستخدام العلاقة الفيزيائية الأساسية:

• القوة العمودية N = الكتلة m × تسارع الجاذبية الأرضية g

• N = 1.4 × 9.81 = 13.734 نيوتن

بعد تحديد القوة العمودية، ننتقل إلى القوة التي تسببت في تباطؤ الجسم، وهي قوة الاحتكاك الحركي. هذه القوة تعمل في الاتجاه المعاكس للحركة، وتُستنتج من قانون نيوتن الثاني الذي يربط القوة الصافية بالتسارع:

• القوة الأفقية f = الكتلة m × التسارع a

• f = 1.4 × (−1.25) = −1.75 نيوتن

من هنا، نلاحظ أن الإشارة السالبة تعكس اتجاه القوة المعاكس للحركة، وهو ما يتوافق تماماً مع طبيعة الاحتكاك. لكن عند حساب معامل الاحتكاك، نأخذ القيمة المطلقة لأننا نهتم بالمقدار وليس الاتجاه.

نصل الآن إلى الخطوة الحاسمة: حساب معامل الاحتكاك الحركي μ، والذي يمثل النسبة بين قوة الاحتكاك والقوة العمودية. هذا المعامل يُستخدم في العديد من التطبيقات الفيزيائية والهندسية لتحديد مدى مقاومة السطح للحركة:

إقرأ أيضا:كيف تتأثر الإزاحة المحصلة عند جمع متجهتين إزاحة بترتيب مختلف

• μ = |f| / N

• μ = 1.75 / 13.734 ≈ 0.1274

• بالتقريب إلى ثلاث خانات عشرية: μ ≈ 0.128

هذا الرقم ليس مجرد قيمة حسابية، بل هو مؤشر دقيق على طبيعة التفاعل بين السطح والقطعة الخشبية. فكلما ارتفع معامل الاحتكاك، دلّ ذلك على سطح أكثر خشونة، مما يؤدي إلى مقاومة أكبر للحركة. في المقابل، انخفاض هذا المعامل يعني أن السطح أكثر نعومة، ويسمح بانزلاق أسهل.

من المهم أيضاً أن نلاحظ أن هذا النوع من الاحتكاك يُصنف ضمن الاحتكاك الحركي، والذي يختلف عن الاحتكاك السكوني من حيث القيمة والسلوك. الاحتكاك الحركي يظهر فقط عندما يكون الجسم في حالة حركة، بينما الاحتكاك السكوني يمنع الجسم من بدء الحركة أصلاً.

إقرأ أيضا:اين تقع مدينة اسبرطة وكم مساحتها

في ضوء هذه المعطيات، يتضح أن فهم معامل الاحتكاك لا يقتصر على مجرد حل مسألة رياضية، بل يمتد ليشمل تفسيراً عميقاً لسلوك الأجسام في الواقع، وربطاً مباشراً بين القوانين الفيزيائية والتجارب اليومية التي يلاحظها الطالب في حياته، مثل انزلاق صندوق على الأرض أو توقف كرة بعد رميها.