اصطکاکِ ایستایی و جنبشی
می‌خواهید کمدِ سنگینِ اتاقتان را جابه‌جا کنید. اول هر چه هل می‌دهید تکان نمی‌خورد. کمی محکم‌تر هل می‌دهید و ناگهان راه می‌افتد، و حالا هل دادنش آسان‌تر از راه انداختنش است. چرا شروعِ کار سخت‌تر است؟
اصطکاکِ ایستایی
در سال‌های پیش دیدیم که اصطکاک نیرویی میانِ دو سطحِ در تماس است که با حرکت مخالفت می‌کند. وقتی کمد را آرام هل می‌دهید و تکان نمی‌خورد، طبقِ قانونِ اول نیروهای واردشده به آن متوازن‌اند: کف با نیرویی درست هم‌اندازه‌ی نیروی شما، در خلافِ جهت، آن را نگه می‌دارد. به این نیرو اصطکاکِ ایستایی می‌گویند.
اصطکاکِ ایستایی هم مثلِ نیروی عمودیِ سطح خودش را با نیروی شما جور می‌کند: آرام‌تر هل دهید، کمتر می‌شود؛ محکم‌تر، بیشتر. اما حدی دارد. وقتی نیروی شما از بیشترین اصطکاکِ ایستایی بزرگ‌تر شود، کمد راه می‌افتد.
اصطکاکِ جنبشی
وقتی جسمی روی سطحی سُر می‌خورد، نیرویی در خلافِ جهتِ حرکتش به آن وارد می‌شود که آن را کند می‌کند. این اصطکاکِ جنبشی است. اگر جعبه‌ای را روی زمین هل دهید و رها کنید، همین نیرو است که سرانجام آن را می‌ایستاند. اصطکاکِ جنبشی معمولاً کمی کمتر از بیشترین اصطکاکِ ایستایی است؛ برای همین کمدِ در حالِ حرکت را راحت‌تر از کمدِ ساکن هل می‌دهیم.
اصطکاک از کجا می‌آید؟
حتی سطح‌هایی که صاف و صیقلی به نظر می‌رسند، اگر زیرِ میکروسکوپ ببینیم، پر از پستی‌وبلندی‌های ریزند. جایی که دو سطح به هم می‌رسند، این ناهمواری‌ها در هم گیر می‌کنند. برای این‌که یکی روی دیگری سُر بخورد، باید این گیرها کنده یا از روی هم رد شوند.
از همین‌جا دو چیز معلوم می‌شود که اصطکاک به آن بستگی دارد:
- جنسِ دو سطح: لاستیک روی آسفالت اصطکاکِ زیادی دارد و فولاد روی یخ خیلی کم. کفشِ کوه‌نوردی زیره‌ای از لاستیکِ چسبنده دارد تا روی صخره نلغزد، اما کفِ چوبِ اسکی را صیقلی و موم‌اندود می‌کنند تا روی برف سُر بخورد.
- این‌که دو سطح چقدر به هم فشرده شوند: هر چه نیروی عمودیِ سطح بیشتر باشد، ناهمواری‌ها بیشتر در هم فرو می‌روند و اصطکاک بیشتر می‌شود. کشیدنِ جعبه‌ی پر سخت‌تر از جعبه‌ی خالی است.
گاهی اصطکاک را زیاد می‌کنیم (آج‌های لاستیکِ خودرو، زنجیر چرخ در برف، ماسه روی یخِ پیاده‌رو) و گاهی کم (روغن‌کاریِ لولای در، بلبرینگ در چرخ‌ها، صیقل دادن).
در خانه امتحان کنید
یک کش را به جامدادیِ پری ببندید و آن را روی میز بکشید. ببینید کش درست پیش از راه افتادن چقدر کِش می‌آید و هنگامِ حرکت چقدر. بعد یک کتاب روی جامدادی بگذارید و تکرار کنید. کش، مثلِ یک نیروسنجِ ساده، نشان می‌دهد اصطکاک کی بیشتر است.
واژه‌های این درس
- اصطکاکِ ایستایی - اصطکاکی که تا حدی جلوی راه افتادنِ جسمِ ساکن را می‌گیرد.
- اصطکاکِ جنبشی - اصطکاکی که به جسمِ در حالِ لغزش، خلافِ جهتِ حرکتش، وارد می‌شود.
ایده‌ی اصلی
اصطکاک از گیر کردنِ ناهمواری‌های ریزِ دو سطح در هم می‌آید. اصطکاکِ ایستایی جسمِ ساکن را تا حدی نگه می‌دارد و اصطکاکِ جنبشی جسمِ لغزان را کند می‌کند. هر دو با جنسِ سطح‌ها و با نیروی عمودیِ سطح تغییر می‌کنند.