1- دلت التجارب العملية على أن شكل ومساحة الأسطح المتلامسة تغير تغييراً كبيراً في قيمة النهاية القصوى لقوة الاحتكاك. شرح السؤال هذا السؤال يتعلق بالعوامل المؤثرة على قوة الاحتكاك. هل إطار سيارة عريض له احتكاك أكبر من إطار ضيق من نفس المادة؟ تذكر ما درسته عن نموذج الاحتكاك المعتمد في الكتاب. ما هي العوامل الأساسية التي يعتمد عليها حد الاحتكاك؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).على عكس ما قد يبدو بديهيًا، فإن النموذج الفيزيائي البسيط للاحتكاك الجاف (المستخدم في هذا المنهج) يفترض أن حد قوة الاحتكاكلا يعتمد بشكل كبيرعلى مساحة السطح المتلامس أو شكله.العوامل الأساسية التي يعتمد عليها حد قوة الاحتكاك هي:طبيعة المواد المتلامسة(والتي تحدد معامل الاحتكاك \(\mu\)).قوة الاتصال العمودية \(R\)بين السطحين.العلاقة هي \(f_{max} = \mu R\). وكما تلاحظ، لا وجود لمساحة التلامس في هذه المعادلة.للاطلاع أكثر:في الواقع، على المستوى المجهري، العلاقة أكثر تعقيدًا. لكن بالنسبة لمعظم التطبيقات الهندسية والفيزيائية على هذا المستوى، يعتبر هذا التقريب دقيقًا بما فيه الكفاية.(الفصل الثاني: الاحتكاك، 2.2: حد الاحتكاك، صفحة 24)
2- إذا حدثت الحركة بسرعة ثابتة أو بعجلة منتظمة، فإن قوة الاحتكاك تكون في نهاية قيمتها وتؤثر في اتجاه عكس الحركة. شرح السؤال هذا السؤال يصف حالة الاحتكاك الحركي. متى تصل قوة الاحتكاك إلى "نهاية قيمتها" أو قيمتها القصوى؟ هل هذا يحدث فقط عندما يكون الجسم على وشك الحركة، أم يستمر هذا الوضع أثناء الحركة؟ فكر في الفرق بين الاحتكاك السكوني والاحتكاك الحركي. صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (صح).هذه العبارة تصف بدقة نموذج الاحتكاك الحركي (أو الانزلاقي)."إذا حدثت الحركة...":هذا يعني أننا تجاوزنا مرحلة الاحتكاك السكوني وانتقلنا إلى الاحتكاك الحركي."...فإن قوة الاحتكاك تكون في نهاية قيمتها...":بمجرد أن يبدأ الجسم في الانزلاق، فإن قوة الاحتكاك المؤثرة عليه تكون هي قوة الاحتكاك الحركي \(f_k = \mu_k R\). هذه القيمة تعتبر "نهاية القيمة" أو القيمة الثابتة للاحتكاك أثناء الحركة (في نموذجنا المبسط)."...وتؤثر في اتجاه عكس الحركة.":هذا هو التعريف الأساسي لاتجاه قوة الاحتكاك، فهي دائماً تعاكس اتجاه الحركة أو محاولة الحركة.العبارة صحيحة تماماً وتلخص خصائص الاحتكاك الحركي.(الفصل الثاني: الاحتكاك، 5.2: مسائل تحتوي الاحتكاك، صفحة 31)
3- دفع جسم على سطح أفقي خشن بقوة \(P \, (\mathrm{N})\) وتسارع بعجلة \(a \, (\mathrm{m/s^2})\) فإن معامل الاحتكاك هو: شرح السؤال ابدأ بكتابة معادلة الحركة باستخدام قانون نيوتن الثاني. القوة المحصلة هي القوة الدافعة مطروحاً منها قوة الاحتكاك. بعد ذلك، استبدل قوة الاحتكاك بصيغتها التي تحتوي على معامل الاحتكاك وقوة الاتصال العمودية. أعد ترتيب المعادلة لعزل معامل الاحتكاك \(\mu\) في طرف بمفرده. \(\frac{1}{g}(a+\frac{P}{m})\) \((\frac{P}{g}-\frac{a}{m})\) \(\frac{1}{g}(\frac{P}{m}-a)\) \((\frac{P}{m}-\frac{a}{g})\) الإجابة الصحيحة هي \(\frac{1}{g}(\frac{P}{m}-a)\).لنستنتج العلاقة خطوة بخطوة:قانون نيوتن الثاني (الاتجاه الأفقي):القوة المحصلة تساوي القوة الدافعة ناقص قوة الاحتكاك. \[ P - f = ma \]قوة الاحتكاك:بما أن الجسم يتحرك، فإن قوة الاحتكاك هي الاحتكاك الحركي. \[ f = \mu R \]قوة الاتصال العمودية (الاتجاه الرأسي):بما أن السطح أفقي ولا توجد قوى رأسية أخرى، فإن قوة الاتصال العمودية تساوي الوزن. \[ R = W = mg \]التعويض:نعوض بقيمة \(f\) و \(R\) في معادلة نيوتن. \[ P - \mu (mg) = ma \]عزل \(\mu\):نعيد ترتيب المعادلة لإيجاد \(\mu\). \[ \mu mg = P - ma \] \[ \mu = \frac{P - ma}{mg} = \frac{P}{mg} - \frac{ma}{mg} \] \[ \mu = \frac{P}{mg} - \frac{a}{g} \]إعادة الصياغة:نأخذ \(\frac{1}{g}\) كعامل مشترك. \[ \mu = \frac{1}{g} \left( \frac{P}{m} - a \right) \]وهذا يتطابق مع الخيار (ج).(الفصل الثاني: الاحتكاك, 2.2: حد الاحتكاك, صفحة 26-27)
4- في الشكل التالي: تستند كتلة خشبية على حائط بفعل قوة مقدارها \(25 \, \mathrm{N}\). فإذا كان معامل الاحتكاك بين الكتلة والحائط \(0.4\)، فإن وزن الكتلة الخشبية هو: شرح السؤال ارسم مخطط الجسم الحر. القوة الأفقية \(25 \, \mathrm{N}\) تضغط الكتلة على الحائط. ماذا تمثل هذه القوة بالنسبة لقوة الاتصال العمودية؟ الجسم على وشك الانزلاق لأسفل، فأين يكون اتجاه قوة الاحتكاك؟ طبق شرط الاتزان الرأسي لإيجاد الوزن. \(25 \, \mathrm{N}\) \(10 \, \mathrm{N}\) \(62.5 \, \mathrm{N}\) \(100 \, \mathrm{N}\) الإجابة الصحيحة هي \(10 \, \mathrm{N}\).تحليل القوى: القوى الأفقية: القوة المؤثرة: \(P = 25 \, \mathrm{N}\) (تدفع نحو الحائط). قوة رد الفعل من الحائط (قوة الاتصال العمودية): \(R\) (تدفع نحو الخارج). بما أن الجسم متزن أفقيًا: \(R = P = 25 \, \mathrm{N}\). القوى الرأسية: وزن الكتلة: \(W\) (لأسفل). قوة الاحتكاك: \(f\) (لأعلى، لأنها تقاوم الانزلاق لأسفل). لكي تكون الكتلة متزنة (على وشك الحركة)، يجب أن يساوي الوزن قوة الاحتكاك القصوى. \[ W = f_{max} \] حساب الاحتكاك:\[ f_{max} = \mu R \] نعوض بالقيم المعطاة: \[ f_{max} = 0.4 \times 25 = 10 \, \mathrm{N} \] إيجاد الوزن:\[ W = f_{max} = 10 \, \mathrm{N} \] (الفصل الثاني: الاحتكاك، 5.2: مسائل تحتوي الاحتكاك، صفحة 31)