السؤال: يؤثر فتى بقوة أفقية مقدارها 36N في زلاجة وزنها 52N عندما يسحبها على رصيف أسمنتي بسرعة منتظمة ما معامل الاحتكاك الحركي بين الرصيف والزلاجة الفلزية أهمل مقاومة الهواء
شرح الإجابة:
في هذا السياق الفيزيائي، نبدأ بتحليل الحركة وفق مبدأ الاتزان الديناميكي، حيث أن الزلاجة تُسحب بسرعة ثابتة، مما يعني أن القوة المؤثرة باتجاه الحركة تتوازن تماماً مع القوة المعاكسة الناتجة عن الاحتكاك الحركي. هذا التوازن يشير إلى أن القوة المحصلة المؤثرة على الجسم تساوي صفر، وبالتالي لا يوجد تسارع. من هنا نستنتج أن قوة الاحتكاك الحركي تساوي القوة الأفقية التي يبذلها الفتى، أي 36 نيوتن.
ننتقل بعد ذلك إلى تطبيق القانون الأساسي للاحتكاك الحركي، والذي يُعبر عنه بالعلاقة الرياضية التالية:
μ = F الاحتكاك ÷ N
حيث:
– μ هو معامل الاحتكاك الحركي المطلوب إيجاده.
– F الاحتكاك هي القوة الناتجة عن الاحتكاك، وقد ثبت أنها 36 نيوتن.
– N هي القوة العمودية، وهي في هذه الحالة مساوية لوزن الزلاجة لأن السحب يتم على سطح أفقي دون ميل، أي أن N = 52 نيوتن.
وبإجراء القسمة نحصل على:
μ = 36 ÷ 52 = 0.69
هذه النتيجة تعكس خصائص التفاعل بين سطح الزلاجة الفلزية وسطح الرصيف الأسمنتي. فالقيمة 0.69 تُعد مؤشراً على وجود احتكاك متوسط إلى مرتفع، مما يعني أن السطحين ليسا ناعمين تماماً، بل بينهما خشونة كافية لتوليد مقاومة محسوسة أثناء الحركة.
إقرأ أيضا:يشتعل الميثانول عند درجة حرارة أقل بكثير من درجة الحرارة اللازمة لاشتعال الورقمن زاوية أخرى، هذه القيمة لها أهمية عملية في فهم سلوك الأجسام المتحركة على الأسطح المختلفة. فكلما زاد معامل الاحتكاك، زادت القوة المطلوبة للحفاظ على الحركة بسرعة ثابتة. وهذا يفسر لماذا يحتاج الفتى إلى بذل قوة مقدارها 36 نيوتن رغم أن الزلاجة لا تتسارع. كما أن إهمال مقاومة الهواء في هذا المثال يتيح لنا التركيز على تأثير الاحتكاك فقط، مما يجعل الحسابات أكثر دقة ووضوحاً.
إقرأ أيضا:يعد الكتاب من أهم وسائل نقل المعرفة قديمًا وحديثًا. صواب خطأوبذلك، فإن معامل الاحتكاك الحركي لا يُعد مجرد رقم، بل هو مفتاح لفهم العلاقة بين المادة وسطح الحركة، ويساعد في التنبؤ بكيفية تصرف الأجسام في ظروف مشابهة، سواء في التطبيقات الهندسية أو في الحياة اليومية.