ظاهرة الالتصاق والانزلاق

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
إن صوت الصرير المألوف لأحذية كرة السلة على أرضية ملعب كرة السلة الخشبية ناتج عن حركة الاحتكاك والانزلاق.

ظاهرة الالتصاق والانزلاق ، والمعروفة أيضًا بظاهرة الانزلاق والالتصاق ، هي نوع من الحركة التي تُظهرها الأجسام المتلامسة وهي تنزلق فوق بعضها البعض. عادةً ما تكون حركة هذه الأجسام غير سلسة تمامًا، بل غير منتظمة، مع تسارعات قصيرة (انزلاقات) تتخللها توقفات (التصاق). ترتبط حركة الالتصاق والانزلاق عادةً بالاحتكاك، وقد تُولّد اهتزازات (ضوضاء) أو تُسبب تآكلًا ميكانيكيًا للأجسام المتحركة ، ولذلك فهي غير مرغوب فيها في الأجهزة الميكانيكية. [ 1 ] من ناحية أخرى، يمكن أن تكون حركة الالتصاق والانزلاق مفيدة في بعض الحالات، مثل حركة القوس على وتر لإنتاج نغمات موسيقية في آلة وترية . [ 2 ]

تفاصيل

الاحتكاك الحركي الساكن مقابل الزمن

في ظاهرة الاحتكاك الانزلاقي، يتسم سلوك قوة الاحتكاك كدالة للزمن بتذبذب ملحوظ، كما هو موضح في شكل الاحتكاك الحركي الساكن. في البداية، تكون الحركة ضئيلة نسبيًا، ثم تتزايد القوة تدريجيًا حتى تصل إلى قيمة حرجة تُحدد بضرب معامل الاحتكاك الساكن في الحمل المُطبق - وتتبع قوة الكبح هنا مبادئ الاحتكاك الأساسية من قوانين أمونتونس . بمجرد تجاوز هذه القوة، تبدأ الحركة بحمل أقل بكثير، يُحدده معامل الاحتكاك الحركي ، الذي يكون دائمًا تقريبًا أصغر من معامل الاحتكاك الساكن. في بعض الأحيان، قد "يعلق" الجسم المتحرك، مع ارتفاعات موضعية في القوة قبل أن يبدأ بالحركة مجددًا. هناك العديد من أسباب هذه الظاهرة، والتي تعتمد على حجم الجسيمات، بدءًا من الذرات وصولًا إلى العمليات التي تشمل ملايين الذرات. [ 3 ] [ 4 ]

نموذج للالتصاق والانزلاق

يمكن نمذجة ظاهرة الاحتكاك الانزلاقي ككتلة متصلة بنابض مرن بقوة دافعة ثابتة. يطبق نظام الدفع V قوة ثابتة، مما يؤدي إلى تحميل النابض R وزيادة قوة الدفع ضد الحمل M. تزداد هذه القوة حتى تتجاوز قوة الكبح الناتجة عن معامل الاحتكاك السكوني بين الحمل والأرضية. عندئذٍ يبدأ الحمل بالانزلاق، وينخفض ​​معامل الاحتكاك إلى القيمة المقابلة لقيمة الحمل مضروبة في الاحتكاك الحركي . ولأن قوة الاحتكاك هذه ستكون أقل من القيمة السكونية، يتسارع الحمل حتى يعجز النابض المتراجع عن توليد قوة كافية للتغلب على الاحتكاك الحركي، فيتوقف الحمل عن الحركة. ثم تتراكم قوة الدفع الناتجة عن النابض مرة أخرى، وتتكرر الدورة. [ 1 ] [ 2 ]

قد ينتج الالتصاق والانزلاق عن ظواهر مختلفة، تبعًا لأنواع الأسطح المتلامسة وحجمها؛ إذ يحدث في كل شيء بدءًا من انزلاق رؤوس مجاهر القوة الذرية وصولًا إلى أجهزة قياس الاحتكاك الكبيرة . من المعروف أن النتوءات تلعب دورًا رئيسيًا في الاحتكاك على الأسطح الخشنة . [ 5 ] يؤدي تصادم النتوءات على السطح إلى التصاق مؤقت. أما بالنسبة للأسطح الجافة ذات التضاريس المجهرية المنتظمة، فقد يحتاج السطحان إلى الزحف باحتكاك عالٍ لمسافات معينة (حتى تتحرك النتوءات فوق بعضها البعض)، إلى أن يتشكل تلامس أكثر سلاسة وأقل احتكاكًا. على الأسطح المُشحَّمة، قد يخضع سائل التشحيم لتحولات من حالة شبيهة بالمواد الصلبة إلى حالة شبيهة بالسائلة عند قوى معينة، مما يؤدي إلى انتقال من الالتصاق إلى الانزلاق. [ 1 ] على الأسطح شديدة النعومة، قد ينتج سلوك الالتصاق والانزلاق عن اقتران الفونونات (عند السطح الفاصل بين الركيزة والمنزلق) المثبتة في بئر جهد متموج، حيث تلتصق أو تنزلق مع التقلبات الحرارية . [ 6 ] يحدث الانزلاق والالتصاق على جميع أنواع المواد وعلى نطاقات طولية متفاوتة للغاية. [ 7 ] يعتمد معدل الانزلاق على القوة المطبقة على الحمل المنزلق، حيث تتناسب القوة طرديًا مع معدل الانزلاق. [ 8 ]

أمثلة

تُعدّ حركة الالتصاق والانزلاق شائعة في الأنظمة التي تحتوي على مكونات منزلقة، مثل مكابح الأقراص ، والمحامل ، والمحركات الكهربائية، وعجلات الطرق أو السكك الحديدية، وفي الوصلات الميكانيكية . [ 9 ] كما لوحظت هذه الحركة في الغضروف المفصلي في ظروف التحميل والانزلاق الخفيفة، مما قد يؤدي إلى تآكل الغضروف. [ 10 ] وتُصدر العديد من الأصوات المألوفة نتيجةً لحركة الالتصاق والانزلاق، مثل صرير الطباشير على السبورة ، وصوت أحذية كرة السلة على أرضية الملعب، وصوت جراد البحر الشوكي . [ 8 ] [ 11 ] [ 12 ]

تُستخدم حركة الاحتكاك والانزلاق لتوليد النوتات الموسيقية في الآلات الوترية المقوسة، [ 2 ] والقيثارة الزجاجية [ 13 ] والوعاء الرنان . [ 14 ]

يمكن أيضًا ملاحظة ظاهرة الانزلاق المتقطع على المستوى الذري باستخدام مجهر قوة الاحتكاك . [ 15 ] كما يُفسَّر سلوك الصدوع النشطة زلزاليًا باستخدام نموذج الانزلاق المتقطع، حيث تتولد الزلازل خلال فترات الانزلاق السريع. [ 16 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 بيرمان، أ.د.؛ دوكر، و.أ.؛ إسرائيلاتشفيلي، ج.ن. (1996). "أصل وخصائص آليات الاحتكاك المختلفة من نوع الالتصاق والانزلاق". لانغمير . 12 (19): 4559-4563 . doi : 10.1021/la950896z .
  2. 1 2 3 جريشام، روبرت م. "الانزلاق والالتصاق: ما هو؟" (ملف PDF) . علم الاحتكاك وتكنولوجيا التشحيم . جمعية علماء الاحتكاك ومهندسي التشحيم . تاريخ الاسترجاع: 1 أكتوبر 2023 .
  3. ↑ بيرسون، بو ن. ج. (1998). الاحتكاك الانزلاقي . علوم وتكنولوجيا النانو. برلين، هايدلبرغ: سبرينغر برلين هايدلبرغ. doi : 10.1007/978-3-662-03646-4 . ISBN 978-3-662-03648-8.
  4. ↑ جنيكو، إنريكو؛ ماير، إرنست (2015). عناصر نظرية الاحتكاك وعلم الاحتكاك النانوي . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-1-107-00623-2.
  5. ↑ باودن، فرانك فيليب؛ تابور، ديفيد (2008). الاحتكاك وتزييت المواد الصلبة . نصوص أكسفورد الكلاسيكية (طبعة مُعاد طباعتها ). أكسفورد: مطبعة كلارندون. ISBN  978-0-19-850777-2.
  6. ↑ بو إن جيه بيرسون ونيكولاس دي سبنسر، "الاحتكاك الانزلاقي: المبادئ الفيزيائية والتطبيقات"، مجلة الفيزياء اليوم 52(1)، 66 (1999)؛ doi: 10.1063/1.882557
  7. ↑ روينا، آندي. "عدم استقرار الانزلاق وقوانين الاحتكاك المتغيرة الحالة."، مجلة البحوث الجيوفيزيائية 88.B12 (1983): 10359-10310
  8. 1 2 رابينوفيتش، إرنست (مايو 1956). "الالتصاق والانزلاق". مجلة ساينتفك أمريكان . 194 (5): 109-119 . doi : 10.1038/scientificamerican0556-109 .
  9. ↑ دينغ، وينجينغ (2010). الاهتزاز الذاتي . سبرينغر برلين، هايدلبرغ. ص 140-166 . doi : 10.1007/978-3-540-69741-1 . ISBN  978-3-540-69741-1.
  10. ↑ دي دبليو لي، إكس بانكوي، جيه إن إسرائيلاتشفيلي، الاحتكاك الانزلاقي وتآكل المفاصل المفصلية ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم. (2013)، 110(7): E567-E574
  11. ↑ إس إن باتيك (2001). " جراد البحر الشوكي يلتصق وينزلق لإصدار الصوت". مجلة نيتشر . 411 (6834): 153-154 . Bibcode : 2001Natur.411..153P . doi : 10.1038/35075656 . PMID 11346780. S2CID 4413356 .  
  12. ↑ برانش، جون (17 مارس 2017). "لماذا تُصدر مباريات كرة السلة صريرًا عاليًا؟ لنأخذ جراد البحر الشوكي كمثال" . صحيفة نيويورك تايمز . الرقم الدولي الموحد للدوريات 0362-4331 . تاريخ الاسترجاع: 19 مارس 2017 . 
  13. ↑ روسينغ، توماس د. (1994). "صوتيات الهارمونيكا الزجاجية". مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 95 (2): 1106-1111 . doi : 10.1121/1.408458 .
  14. ↑ كولين، سامانثا ر؛ كيفر، كلوي ل؛ ومور، توماس ر (16-19 سبتمبر 2015). "أسباب الثرثرة في وعاء الغناء الهيمالايي" (ملف PDF) . وقائع ندوة فيينا الثالثة حول الصوتيات الموسيقية . سد الفجوات. 138 (3): 120-123 . Bibcode : 2015ASAJ..138.1888K . doi : 10.1121/1.4933928 .
  15. ↑ الاحتكاك على المستوى الذري لطرف من التنجستن على سطح من الجرافيت CM Mate، GM McClelland، R. Erlandsson، و S. Chiang Phys. Rev. Lett. 59 ، 1942 (1987)
  16. ↑ شولز، سي إتش (2002). ميكانيكا الزلازل والصدوع ( الطبعة الثانية). مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 81-84 . ISBN   978-0-521-65540-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 ديسمبر 2011 .