علم الاحتكاك
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
علم الإحتكاك (بالإنجليزية: Tribology) هو العلم الذي يهتم بدراسة السطوح المتلامسة في حركتها النسبية والمواضيع المتعلقة بهذا الاحتكاك، من تآكل وعمليات تزييت وتشحيم. كلمة Tribology تم صياغتها للمرة الأولى عام 1966 من الكلمة اليونانية Tribos وتعني "الفرك" أو "الحك"، وعليه فإن المعنى الحرفي للكلمة قد يكون "علم الفرك". [1]
محتويات |
[عدل] تاريخ علم الإحتكاك
من المعروف أن الأدوات التي كانت تستخدم في العصر الحجري من أجل حفر الحفر أو توليد النار كانت تزود بنوع من المدحرجات التي كانت تصنع من عظام أو قرون الحيوانات وكانت تشبه إلى حد ما المدحرجات المستخدمة اليوم[2]. تظهر الوثائق تاريخ استخدام العجلات إلى الفترة حوالي 3500 قبل الميلاد، مما يظهر اهتمام الناس في الماضي إلى تقليل الاحتكاك في حركة النقل. لقد تطلب نقل حجارة البناء الضخمة معرفة في الاحتكاك واستخدام السكك المنزلقة بالماء. تظهر أحد الصور استخدام الزلاقات عند قدماء المصريين في فترة 1880 قبل الميلاد، حيث تظهر الصورة 172 عبداً يجرون تمثالاً كبيراً يزن 600 كيلو نيوتن على طول سكة خشبية.[3]. كما تظهر الصورة أحد الرجال الواقفين على السكة يصب سائل على طول خط الحركة، ويعتبر هذا الرجل أحد أقدم مهندسي التزييت في العالم. تم تقدير أن كل عامل يسحب بقوة حوالي 800 نيوتن، وعلى هذا الأساس فإن القوة الإجمالية للجر تعادل 172 مضروبة بـ 800 نيوتن، وعليه من الممكن حساب معامل الاحتكاك بقيمة 0.23. [4].
أثناء عهد إنتصارات الإمبراطورية الرومانية، قام المهندسين الحربيين بتزييت الآلات العسكرية المستخدمة أثناء عمليات الحصار. وكان أول من وضع الأسس العلمية لعلم الاحتكاك هم علماء النهضة وعلى رأسهم ليوناردو دافنشي الذي عرف لأول مرة مفهوم معامل الاحتكاك كقيمة لقوة الاحتكاك بالنسبة للحمل الشاقولي. في عام 1699 وجد en:Guillaume Amontons أن قوة الاحتكاك تكون متناسبة مع الحمل الشاقولي ولا تتعلق بمساحة سطح الاحتكاك. قام كولومب بصياغة هذه الملاحظات في عام 1781 وقام بالتمييز بشكل واضح بين الإحتكاك الستاتيكي والإحتكاك الحركي. الكثير من التطورات اللاحقة نشأت نتيجة تطور الصناعة في أواخر القرن التاسع عشر، حيث بدأت أوائل ثورة النفط في اسكوتلندا وكندا والولايات المتحدة في منتصف القرن التاسع عشر. [4].
وعلى الرغم من أن القوانين الأساسية في الموائع تم نشرها من قبل نيوتن، إلا أن الفهم العلمي للمتدحرجات الزلقة لم يتم حتى نهاية القرن التاسع عشر. وبشكل تام فإن الفهم لمبادئ التزييت الهيدروديناميكية أصبح ممكناً مع تجارب أبحاث Tower Tower[5]. بالإضافة إلى الأسس النظرية التي وضعها Reynolds [6]. ومنذ ذلك الوقت فإن التطورات في نظرية المتدحرجات الهيدروديناميكية وتطبيقاتها تطورت بشكل كبير من أجل الوفاء بمتطلبات المتدحرجات في صناعة الآلات.
[عدل] تعريف الاحتكاك
مقال تفصيلي :احتكاك
الاحتكاك هو مقاومة الحركة التي تحدث لحركة عند إحتكاك جسم صلب بآخر. يطلق على القوة التي تكون موازية ومعاكسة لاتجاه الحركة اسم قوة الاحتكاك. إذا تم تطبيق قوة (F) على جسم من أجل تحريكه، ينتج نوعين من قوى الإحتكاك، القوة الأولى تمانع حركة الجسم لعدة أجزاء من المليلي ثانية قبل بدئه بالحركة وتسمى قوة الاحتكاك الساكن (Fstatic)، والقوة الأخرى هي القوة التي تبقى ممانعة لحركة الجسم أثناء حركته وتسمى قوة الإحتكاك الحركي (Fkinetic). تكون قوة الإحتكاك الحركي أقل أو تساوي قوة الإحتكاك الستاتيكي.
يوجد قانونان معروفان بشكل كبير في مجال الإحتكاك. يقول القانون الأول أن قوة الإحتكاك لا تتعلق بسطح التماس بين الأجسام، والقانون الثاني يقول أن قوة الإحتكاك تتناسب مع القوة الناظمية W المتولدة بين الأجسام المتلامسة. يطلق على هذه القوانين اسم قوانين أمونتون "Amontons laws" نسب إلى المهندس الفرنسي أمونتون الذي قدم هذه القوانين عام 1699.[4].
يتيح القانون الثاني في الإحتكاك تعريف معامل الإحتكاك على الشكل: F = μW
حيث μ هو ثابت يعرف باسم ثابت الاحتكاك، ويتعلق بنوع الجسمين المتماسين وتحت ظروف عمل (درجة حرارة – رطوبة – ضغط – سرعة انزلاق) معينة.
[عدل] انظر أيضاً
[عدل] مصادر
- ^ Jost, P. 1966. Lubrication (Tribology) – A Report pn the present Position and Inductry’s Needs. Department of Education and Science, H.M. Stationary Office, London.
- ^ Davidson, C.S.C. 1957. Bearing Since the Stone age. Engineering 183:2-5
- ^ Layard, A.G. 1853. Discoveries in the Ruins of Nineveh and Babylon, I and II. John Murray, Albemarle Street, London
- ^ أ ب ت Dowson، D. (1979). History of Tribology. London: Longman.
- ^ Tower, B, 1884. Report on Friction experiments. Proc. Inst. Mech. Eng. 632
- ^ Reynolds, O.O. 1886. On the theory of lubrication and its application to Mr. Beauchamp Tower Experiments. Phil. Trans. R. Soc. London 177:157-234
