ورقههای لغزنده: وقتی سطوح بهراحتی روی هم میلغزند
اصطکاک، قهرمان یا ضد قهرمان حرکت؟
همه چیز با یک نیروی نامرئی به نام اصطکاک شروع میشود. اصطکاک نیرویی است که در مقابل حرکت دو سطح روی هم مقاومت میکند. وقتی میخواهید یک جعبهٔ سنگین را روی زمین بکشید، نیروی اصطکاک بین کف جعبه و زمین، کار شما را سخت میکند. در مورد ورقهای کاغذ نیز همین قاعده حاکم است.
اما گاهی این اصطکاک آنقدر کم است که اجسام بهراحتی میلغزند. به زبان ساده، لغزندگی یعنی کم بودن نیروی اصطکاک. سه عامل اصلی بر میزان اصطکاک بین دو سطح تأثیر میگذارند که در جدول زیر آورده شدهاند:
| عامل | تأثیر بر اصطکاک | مثال ملموس |
|---|---|---|
| جنس سطح | سطح صاف و صیقلی (مانند شیشه) اصطکاک کمتری ایجاد میکند. | لغزیدن ورقهای گلاسه مجله روی هم |
| نیروی فشاری | هرچه جسم سنگینتر باشد و نیروی بیشتری آن را به سطح بفشارد، اصطکاک بیشتر میشود. | یک کتاب سنگین روی کاغذ، سختتر از یک برگهٔ تنها میلغزد. |
| مادهٔ واسط (روانکننده) | وجود موادی مثل روغن، آب یا پودر بین سطوح، اصطکاک را بسیار کاهش میدهد. | لغزیدن ورقهای خیس روی هم یا ریختن پودر تالک بین دست برای گرفتن وزنه. |
لغزندگی در دنیای مولکولها: نیروهای نامرئی
در سطح میکروسکوپی، همه چیز به ذرات ریزتر یعنی مولکولها برمیگردد. سطح هر جسم از میلیاردها مولکول تشکیل شده است. زمانی که دو سطح به هم نزدیک میشوند، بین مولکولهای آنها نیروهای جاذبهای ضعیفی ایجاد میشود. در مورد سطوح صاف و صیقلی (مانند ورقهای براق)، این مولکولها بهطور منظم کنار هم قرار گرفتهاند و نیروهای جاذبه بین دو سطح ضعیفتر است. در نتیجه، درگیری و قفل شدن مولکولهای دو سطح کمتر اتفاق میافتد و آنها به راحتی روی هم میلغزند.
اما سطوح زبر (مانند کاغذ سنباده)، ناهمواریهای ریز زیادی دارند. وقتی دو سطح زبر روی هم قرار میگیرند، این ناهمواریها داخل هم چفت میشوند و مانع حرکت آسان میگردند. این همان دلیلی است که چرا یک تکه کاغذ معمولی روی میز چوبی بهراحتی یک ورق پلاستیکی صیقلی نمیلغزد.
از کتابخانه تا زمین اسکیت: کاربردهای لغزندگی
لغزندگی تنها محدود به ورقهای کاغذ نیست. ما در زندگی روزمره به طور عمدی این پدیده را کنترل میکنیم؛ گاهی آن را افزایش و گاهی کاهش میدهیم.
تصور کنید میخواهید کتاب بزرگی را از وسط یک دسته کتاب که محکم در قفسه چیده شدهاند، بیرون بیاورید. اگر کتابها را کمی به چپ و راست تکان دهید، در واقع فضاهای کوچکی بین آنها ایجاد میکنید و نیروی اصطکاک را کم میکنید تا کتاب مورد نظر راحتتر بیرون بیاید. این یک کاهش عمدی اصطکاک برای سهولت کار است.
نمونههای دیگر کنترل لغزندگی را میتوان در این فعالیتها دید:
- اسکیت روی یخ: تیغهٔ اسکیت روی یخ فشار میآورد و لایه نازکی از آب مایع (که یک روانکننده عالی است) ایجاد میکند. این لایهٔ آب اصطکاک را به شدت کاهش میدهد و باعث لغزندگی و حرکت سریع میشود.
- روغن کاری زنجیر دوچرخه: با افزودن روغن، یک لایهٔ روانکننده بین قطعات فلزی ایجاد میشود تا اصطکاک و ساییدگی کم شود و حرکت نرمتر گردد.
- پاشیدن شن روی ریل قطار در پاییز: برگهای خیس روی ریل، لغزنده میشوند. برای افزایش اصطکاک و جلوگیری از لغزیدن چرخهای قطار، ماشینهای ویژهای شن روی ریل میپاشند تا سطح زبر شود.
پرسشهای مهم و اشتباهات رایج
پاورقی
1لغزندگی (Slipperiness): خاصیت یک سطح که باعث میشود اجسام بهراحتی روی آن بلغزند یا خودش بهراحتی روی سطح دیگری بلغزد.
2اصطکاک (Friction): نیروی مقاومتی که در مقابل حرکت نسبی دو سطح در تماس با هم ایجاد میشود.
3نیروهای بین مولکولی (Intermolecular Forces): نیروهای جاذبه یا دافعهای که بین مولکولهای یک ماده یا مواد مختلف عمل میکنند.
4نیروهای چسبندگی (Adhesive Forces): نیروهای جاذبهای که بین مولکولهای دو مادهٔ مختلف (مثل آب و کاغذ) به وجود میآیند.
