ما معنى قوة التماس: الناظمية والمماسية؟ — الفيزياء

تعريف 1.14 الفيزياء الجامعية — السنة الثانية · الفصل 1 — ميكانيك الجسم الصلب

تنقسم القوة التي يؤثر بها مسند في صلب عند نقطة تماس $I$ إلى رد فعل ناظمي $\vect N$ ، عمودي على المستوي المماس المشترك وموجَّه نحو الصلب ( $N \ge 0$ : فالمسند لا يستطيع إلا الدفع)، وإلى مركّبة مماسية $\vect T$ في المستوي المماس، هي قوة الاحتكاك.

على اليسار: القوى المؤثرة في صلب يتدحرج على مستو مائل — الثقل عند G، ورد الفعل الناظمي والاحتكاك عند نقطة التماس. وعلى اليمين: تسارع قرص (k = 1/2) بدلالة الميل من أجل f = 0.5: فهو يتدحرج دون انزلاق ما دام 3f، ثم ينزلق فيتبع تسارعه g( - f )، وهو دائمًا دون g الذي يوافق انعدام الاحتكاك. — على اليسار: القوى المؤثرة في صلب يتدحرج على مستو مائل — الثقل عند $G$ ، ورد الفعل الناظمي والاحتكاك عند نقطة التماس. وعلى اليمين: تسارع قرص ( $k = \tfrac12$ ) بدلالة الميل من أجل $f = 0.5$ : فهو يتدحرج دون انزلاق ما دام $\tan\alpha \le 3f$ ، ثم ينزلق فيتبع تسارعه $g(\sin\alpha - f\cos\alpha)$ ، وهو دائمًا دون $g\sin\alpha$ الذي يوافق انعدام الاحتكاك.

أمثلة

مثال 1.19 (لماذا تحتاج السيارة إلى الاحتكاك كي تتسارع)

سيارة بدفع أمامي: يطبّق المحرك عزمًا على العجلتين الأماميتين؛ والقوة الأفقية الخارجية الوحيدة المؤثرة في السيارة هي احتكاك الطريق بالإطارات، وهي التي تسارعها. وإذا كان الثقل كله على العجلتين الدافعتين كان التسارع الأعظمي $fg \approx 8\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$ على الإسفلت الجافّ — ونصف ذلك إن لم يكن على المحور الدافع إلا نصف الثقل؛ وعلى الجليد $1\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$ . وليس شغل المحرك من فعل الطريق (فنقطة تماسه ساكنة): بل هو شغل داخلي يحوّله نقل الحركة إلى طاقة حركية — كما تمدّ عضلات الماشي الداخلية، لا الأرض، الماشيَ بطاقته.

اقرأ في الفصل ←