السؤال: آلة معينة بها قطعتان فولاذيتان يجب أن تدلك كل منهما بالأخرى بسرعة ثابتة فإذا كانت القوة الضرورية لضمان أداء القطعتين بصورة مناسبة 5.8N قبل معالجة تقليل الاحتكاك بينهما فاحسب مستعيناً بالجدول 1 – 5 القوة المطلوبة ليكون أداؤها مناسباً بعد معالجتهما بالزيت
شرح الإجابة:
في البداية، من المهم إدراك أن الاحتكاك بين سطحين معدنيين مثل الفولاذ ينشأ نتيجة التداخل المجهري بين نتوءات السطحين، مما يتطلب قوة إضافية لتحريك أحدهما فوق الآخر. هذه القوة تُعرف علمياً باسم “قوة الاحتكاك”، وهي تتناسب طردياً مع القوة العمودية المؤثرة بين الجسمين، وتُحسب باستخدام العلاقة الرياضية F = µ × N، حيث µ هو معامل الاحتكاك وN هي القوة العمودية.
قبل استخدام الزيت، كانت القوة المطلوبة لتحريك القطعتين الفولاذيتين تساوي 5.8 نيوتن، وهي ناتجة عن معامل احتكاك مرتفع نسبياً بسبب التلامس المباشر بين السطحين. لكن بعد معالجة السطحين بالزيت، يتغير الوضع تماماً. الزيت يعمل كوسيط فاصل يقلل من التلامس المباشر، ويملأ الفجوات الدقيقة بين النتوءات، مما يؤدي إلى تقليل معامل الاحتكاك بشكل ملحوظ.
وفقاً للجدول 1 – 5، فإن التزييت يخفض معامل الاحتكاك إلى 10% من قيمته الأصلية، أي أن النسبة الجديدة r = 0.1. وبناءً على ذلك، نحسب القوة الجديدة المطلوبة للحركة باستخدام المعادلة التالية:
إقرأ أيضا:مجموعة الإجراءات التي يتم فيها تحويل الخوارزمية إلى لغة يفهمها الحاسب تسمى ……….F′ = r × F
F′ = 0.1 × 5.8
F′ = 0.58 نيوتن
وبما أن القيم الفيزيائية تُقرب لأقرب قيمة عملية عند الحاجة، فإن الناتج النهائي يصبح 0.6 نيوتن.
هذا التحول في القوة المطلوبة يعكس بوضوح التأثير الفعّال للتزييت في تقليل المقاومة الميكانيكية، مما يؤدي إلى:
– تحسين كفاءة التشغيل
– تقليل استهلاك الطاقة
– تقليل التآكل الناتج عن الاحتكاك
إقرأ أيضا:إذا أجري انسحاب للمثلث د ه و مقداره 3 وحدات إلى اليمين و 4 وحدات إلى اعلى فما إحداثيات النقطة ه– إطالة عمر الأجزاء المعدنية
وبذلك، فإن استخدام الزيت لا يُعد مجرد إجراء تقني بل هو خطوة استراتيجية في تصميم الآلات لضمان الأداء الأمثل وتقليل الفاقد الميكانيكي. إن فهم العلاقة بين معامل الاحتكاك والقوة المطلوبة للحركة يُعد أساساً في دراسة الفيزياء التطبيقية والهندسة الميكانيكية، ويُظهر كيف يمكن للتدخلات البسيطة أن تُحدث فرقاً كبيراً في كفاءة الأنظمة الصناعية.