1- تدل التجارب العملية على أنه في حالة الحركة تكون قوة الاحتكاك أقل بقليل من القيمة القصوى لقوة الاحتكاك. شرح السؤال هذا السؤال يتعلق بالفرق الدقيق بين الاحتكاك السكوني والاحتكاك الحركي. هل القوة اللازمة لبدء حركة جسم هي نفسها القوة اللازمة للحفاظ على استمرار حركته؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (صح).هذه ملاحظة دقيقة وصحيحة فيزيائياً. بشكل عام، يكون معامل الاحتكاك السكوني (\(\mu_s\)) أكبر قليلاً من معامل الاحتكاك الحركي (\(\mu_k\)).هذا يعني أن القوة القصوى للاحتكاك السكوني (\(f_{s,max} = \mu_s R\))، والتي يجب التغلب عليها لبدء الحركة، تكون أكبر بقليل من قوة الاحتكاك الحركي (\(f_k = \mu_k R\)) التي تعاكس الجسم بمجرد أن يبدأ في الانزلاق.ملاحظة:لأغراض التبسيط في معظم مسائل المرحلة الثانوية، غالباً ما يتم اعتبار المعاملين متساويين (\(\mu_s \approx \mu_k\))، ولكن من المهم معرفة هذا الفرق الدقيق.(الفصل الثاني: الاحتكاك، 4.2: الحركة والاحتكاك، صفحة 29)
2- معامل الاحتكاك تعتمد قيمته بالأساس على المواد التي يتكون منها السطحان. شرح السؤال ما هو العامل الرئيسي الذي يحدد قيمة \(\mu\)؟ هل هو الوزن، أم المساحة، أم طبيعة المواد؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (صح).معامل الاحتكاك (\(\mu\)) هو كمية تجريبية لا بعدية، وقيمته هي خاصية مميزة لزوج من المواد المتلامسة. على سبيل المثال، معامل الاحتكاك بين الخشب والخشب يختلف عن معامل الاحتكاك بين المطاط والأسفلت.(الفصل الثاني: الاحتكاك، 2.2: حد الاحتكاك، صفحة 25)
3- سيارة كتلتها \(1.5 \, \mathrm{Tonne}\) تتحرك بسرعة \(60 \, \mathrm{km/hr}\) عندما ضغط السائق على الفرامل انزلقت السيارة حتى وصلت للسكون، فإذا تعرضت الإطارات لقوة احتكاك قدرها \((\frac{7}{10})\) من وزن السيارة، فإن المسافة التي تقطعها السيارة قبل أن تقف تساوي: شرح السؤال استخدم نظرية الشغل-الطاقة. الشغل المبذول بواسطة قوة الاحتكاك (سالب) يساوي التغير في طاقة الحركة. احسب قوة الاحتكاك أولاً، ثم حل المعادلة لإيجاد المسافة. لا تنس تحويل الوحدات. \(114.3 \, \mathrm{m}\) \(13.9 \, \mathrm{m}\) \(19.85 \, \mathrm{m}\) \(25.6 \, \mathrm{m}\) الإجابة الصحيحة هي (\(19.85 \, \mathrm{m}\)).الخطوة الأولى: تحويل الوحدات وحساب القوىالكتلة: \(m = 1.5 \, \mathrm{Tonne} = 1500 \, \mathrm{kg}\).السرعة: \(u = 60 \, \mathrm{km/h} = 60 \times \frac{1000}{3600} = \frac{50}{3} \, \mathrm{m/s}\).قوة الاحتكاك: \(f = \frac{7}{10} W = \frac{7}{10} mg = 0.7 \times 1500 \times 10 = 10500 \, \mathrm{N}\).الخطوة الثانية: تطبيق نظرية الشغل-الطاقة\[ -f \cdot d = \frac{1}{2}mv_f^2 - \frac{1}{2}mu_i^2 \]\[ -10500 \cdot d = 0 - \frac{1}{2}(1500)(\frac{50}{3})^2 \]\[ 10500 d = 750 \times \frac{2500}{9} \approx 208333.3 \]\[ d = \frac{208333.3}{10500} \approx 19.84 \, \mathrm{m} \]تدريب:إذا تضاعفت سرعة السيارة الابتدائية، كم مرة ستزيد مسافة التوقف؟ (تلميح: انظر إلى علاقة المسافة بمربع السرعة في معادلة الطاقة).(الفصل الثاني: الاحتكاك، مثال 2.2.2، صفحة 27)
4- في الشكل التالي: أقصى قوة (F) موضحة يمكن أن يدفع بها الصندوق دون حركته، علماً بأن معامل الاحتكاك بين الأرض والصندوق \(\displaystyle(\frac{1}{2\sqrt{3}})\): شرح السؤال "دون حركته" تعني أننا في حالة اتزان حدي. حلل القوة F إلى مركباتها. طبق شرطي الاتزان الأفقي والرأسي لإيجاد علاقة بين F وقوة الاحتكاك وقوة الاتصال العمودية، ثم استخدم قانون حد الاحتكاك. \(20 \, \mathrm{N}\) \(10 \, \mathrm{N}\) \(15 \, \mathrm{N}\) \(5 \, \mathrm{N}\) الإجابة الصحيحة هي (\(20 \, \mathrm{N}\)).الخطوة الأولى: تحليل القوى القوة \(F\) تميل بزاوية \(30^\circ\) مع الرأسي. المركبة الأفقية: \(F_x = F\sin30^\circ = 0.5F\) (لليسار). المركبة الرأسية: \(F_y = F\cos30^\circ\) (لأسفل). الخطوة الثانية: تطبيق شروط الاتزان الحدي الاتزان الرأسي:\(R = W + F_y = mg + F\cos30^\circ = (\sqrt{3} \times 10) + F\frac{\sqrt{3}}{2}\). الاتزان الأفقي:قوة الاحتكاك \(f\) يجب أن تعاكس \(F_x\). \[ f = F_x = 0.5F \] عند أقصى قوة (نهاية الاحتكاك): \(f = \mu R\). \[ 0.5F = \frac{1}{2\sqrt{3}} \left(10\sqrt{3} + F\frac{\sqrt{3}}{2}\right) \] \[ 0.5F = \frac{1}{2\sqrt{3}} \times \sqrt{3} \left(10 + \frac{F}{2}\right) \] \[ 0.5F = \frac{1}{2} (10 + 0.5F) = 5 + 0.25F \] \[ 0.25F = 5 \implies F = 20 \, \mathrm{N} \] (الفصل الثاني: الاحتكاك، 5.2: مسائل تحتوي الاحتكاك، صفحة 31)
