قوة الاحتكاك (Ftictional force)

هي قوة تعاكس حركة الجسم وتنشأ من تلامس الجسم مع أي جسم أو سطح أخر وتعتمد على وزن الجسم وطبيعة الجسمين المتلامسين ولا تعتمد على مساحة سطح التلامس. فإذا أثرت قوة (F) على جسم ساكن أو متحرك بسرعة منتظمة ولم تؤدي هذه القوى إلى تغيير في حالة السكون أو الحركة للجسم، عندئذ يعتبر الجسم في حالة توازن قوى بين القوى المسلطة (F) وقوة الاحتكاك (f) حيث يمكن القول في هذه الحالة أن:

    F = - f

وتسمى قوة الاحتكاك في حالة السكون بقوة الاحتكاك الساكنة (static force of friction) ويرمز لها بالرمز (f_s)، وتسمى قوة الاحتكاك أثناء حركة الجسم بقوة الاحتكاك الحركية (Kinetic force of friction of friction) ويرمز لهما بالرمز (f_k).

الشكل رقم (1-1) يبين حالة جسم كتلته (m) موضوع على سطح مستوي خشن تؤثر عليه القوة المسلطة (F_app) وتحاول تحريكه، حيث يمكن ملاحظته مما يلي:

1- إذا اثرت القوة المسلطة (F_app) على الجسم ولم تؤدي إلى تحريكه، عند ذلك يمكن القول أن القوى المؤثرة في حالة توازن مع قوة الاحتكاك الساكنة حيث:

 F_app = - f

2-  إذا زادت قيمة القوة المسلطة (F_app) إلى القيمة (F'_app) وبدأ الجسم يشرع في الحركة عند ذلك تصبح قوة الاحتكاك الساكنة أعلى ما يمكن (f_smax) وتصبح القوة المسلطة في حالة توازن مع قوة الاحتكاك حيث:

F'_app  = -f_smax

3- في حالة حركة الجسم بسرعة ثابتة بفعل القوة المسلطة، فإن تسارع الجسم يساوي صفراً، عندئذ تكون القوة المسلطة على الجسم في حالة توازن مع قوة الاحتكاك الحركية، حيث:

  F'_app= -f_k

4- في حالة حركة الجسم بسرعة متغيرة، فسوف تتولد قوة معجلة (F_acc) يمكن حسابها من قانون نيوتن الثاني حيث تساوي الفرق بين القوة المسلطة وقوة الاحتكاك الحركية وكما يلي:

 F_acc  =F'_app - f_k  

ويلاحظ أن قوة الاحتكاك الساكنة أكبر من قوة الاحتكاك الحركية. ولقد وجد عملياً أن قوة الاحتكاك تتناسب مع محصلة القوة التي تضغط الجسم على السطح (القوة العمودية (N) ) حيث يمكن كتابة العلاقة كمعادلة عامة كما يلي:

 f = μ N

حيث μ يمثلا ثابت التناسب للمعادلة ويسمى بمعامل الاحتكاك (Coefficient of Friction). ويمكن تمييز نوعان من معامل الاحتكاك، الأول في حالة السكون ويسمى بمعامل الاحتكاك الساكن (μ_s)، والثاني أثناء الحركة ويسمى بمعامل الاحتكاك الحركي (μ_s). ويلاحظ أن:  μ_s >  μ_k

الجدول التالي يبين قيم معامل الاحتكاك الساكن والحركي لبعض المواد المتلامسة.