اصطکاک نیرویی است که مانع حرکت یک جسم میشود. این نیرو بین سطوح در تماس عمل میکند. در این مبحث، اصطکاک مورد مطالعه مربوط به نیرویی است که بین دو سطح جامد در تماس عمل میکند، مانند اصطکاک بین پایه یک بلوک و کف زمین، اصطکاک بین کف کفش و کف زمین، یا اصطکاک بین چرخ ماشین و جاده.
اصطکاک همیشه روی سطوح اجسام جامدی که با یکدیگر در تماس هستند، عمل میکند، حتی اگر اجسام بسیار لغزنده باشند. حتی سطح یک جسم بسیار صاف نیز در مقیاس میکروسکوپی بسیار ناهموار است . وقتی جسمی حرکت میکند، این برآمدگیهای میکروسکوپی حرکت را مختل میکنند. در سطح اتمی، برآمدگی روی یک سطح باعث میشود اتمها بسیار به سطح دیگری نزدیک شوند، به طوری که نیروهای الکتریکی بین اتمها میتوانند یک پیوند شیمیایی، به عنوان اتحاد بین دو سطح یک جسم متحرک، تشکیل دهند. وقتی یک جسم حرکت میکند، به عنوان مثال وقتی کتابی را روی سطح میز هل میدهید، حرکت کتاب با مقاومت مواجه میشود و در نهایت متوقف میشود. این به دلیل تشکیل و آزادسازی این پیوندها است.
وقتی سطح یک جسم با سطح جسم دیگر اصطکاک پیدا میکند، هر جسم نیروی اصطکاکی به جسم دیگر وارد میکند. اصطکاک روی یک جسم متحرک همیشه در جهت مخالف جهت حرکت جسم عمل میکند. اصطکاک علاوه بر جلوگیری از حرکت جسم، میتواند باعث سایش و آسیب شود. ما میتوانیم این را در موتورهای وسایل نقلیه مشاهده کنیم. به عنوان مثال، وقتی موتور موتورسیکلت را روغن کاری میکنیم، در واقع میخواهیم اصطکاک درون موتور را کاهش دهیم. اگر آن را روغن کاری نکنیم، موتور به سرعت از کار میافتد. این مثال یکی از معایب ناشی از اصطکاک است.
انواع نیروی اصطکاک
دو نوع اصطکاک وجود دارد: استاتیک (f s ) و جنبشی (f k ). اصطکاک استاتیک زمانی عمل میکند که یک جسم هنوز در حال حرکت است، در حالی که اصطکاک جنبشی زمانی عمل میکند که یک جسم در حال حرکت است. اگر یک میز را هل دهید اما هنوز در حال حرکت باشد، نیرویی که بر میز ثابت وارد میشود اصطکاک استاتیک است. برعکس، وقتی میز در حال حرکت است، نیرویی که بر میز وارد میشود اصطکاک جنبشی است. اگر یک میز متحرک به طور مداوم هل داده نشود، پس از مدتی متوقف میشود. میز به دلیل نیروی جنبشی که مانع حرکت آن میشود، متوقف میشود.
آیا تا به حال روی چیزی لغزنده لیز خوردهاید؟ وقتی لیز میخورید، نیرویی که بین کف کفش یا صندل شما و سطح لغزنده وارد میشود، اصطکاک جنبشی است. این شبیه زمانی است که یک موتورسیکلت یا ماشین که روی یک جاده خیس و لغزنده حرکت میکند، ترمز میگیرد تا چرخهایش لیز بخورند. وقتی چرخها لیز میخورند، نیرویی که روی سطح چرخ و جاده عمل میکند، اصطکاک جنبشی است. برعکس، وقتی راه میروید، نیرویی که بین کف کفش یا صندل شما و کف زمین عمل میکند، اصطکاک ایستایی است. به همین ترتیب، وقتی چرخ نمیلغزد، نیروی اصطکاکی که روی سطح چرخ و جاده عمل میکند، اصطکاک ایستایی است.
