ظاهرة الالتصاق والانزلاق

التفاصيل

وعلى صعيد آخر، قد تنتج ظاهرة الالتصاق والانزلاق عن الكثير من الظواهر المختلفة، اعتماداً على أنواع الأسطح الملامسة وكذلك المقياس؛ فهي تحدث في كل شيء بدءاً من انزلاق رؤوس مجهر القوة الذرية وحتى أجهزة قياس الاحتكاك (الترايبومتر) الكبيرة. بالنسبة للأسطح الخشنة، من المعروف أن النتوءات السطحية (Asperities) تلعب دوراً رئيسياً في الاحتكاك. يؤدي تصادم النتوءات ببعضها البعض على السطح إلى حدوث التصاقات مؤقتة. أما بالنسبة للأسطح الجافة ذات التضاريس المجهرية المنتظمة، فقد تحتاج السطوح إلى الزحف باحتكاك عالٍ لمسافات معينة (لكي تتحرك النتوءات متجاوزة بعضها البعض)، إلى أن يتكون تماسك أكثر سلاسة وأقل احتكاكاً. وعلى الأسطح المزلقة، قد يخضع سائل التزليق لتحولات من حالة تشبه الحالة الصلبة إلى حالة تشبه الحالة السائلة عند قوى معينة، مما يتسبب في الانتقال من الالتصاق إلى الانزلاق. وعلى الأسطح الملساء جداً، قد ينتج سلوك الالتصاق والانزلاق عن الفونونات المقترنة (عند السطح الفاصل بين الركيزة والمنزلق) والمثبتة في بئر جهد متموج، حيث تلتصق أو تنزلق مع التقلبات الحرارية. تحدث ظاهرة الالتصاق والانزلاق على جميع أنواع المواد وعبر مقاييس طولية تختلف بشكل هائل. يعتمد تردد الانزلاقات على القوة المطبقة على الحمل المنزلق، حيث تتوافق القوة الأعلى مع تردد أعلى للانزلاق.

وفي هذا السياق، يمكن نمذجة الالتصاق والانزلاق ككتلة مقترنة بنابض (زنبرك) مرن بقوة دفع ثابتة . يطبق نظام الدفع V قوة ثابتة، محَمِّلاً النابض R ومزيداً من قوة الدفع ضد الحمولة M. تزداد هذه القوة حتى يتم تجاوز قوة الإعاقة الناتجة عن معامل الاحتكاك السكوني بين الحمولة والأرضية. تبدأ الحمولة لاحقًا في الانزلاق، وينخفض معامل الاحتكاك إلى القيمة المقابلة للحمل مضروباً في الاحتكاك الديناميكي. وبما أن قوة الاحتكاك هذه ستكون أقل من القيمة السكونية، فإن الحمولة تتسارع حتى يعجز النابض المتمدد عن توليد قوة كافية للتغلب على الاحتكاك الديناميكي، فتتوقف الحمولة عن الحركة. تتراكم قوة الدفع الناتجة عن النابض مرة أخرى، وتتكرر الدورة.

وفي هذا الصدد، في ظاهرة الالتصاق والانزلاق، يوجد عادةً سلوك متعرج أو مسنن لقوة الاحتكاك كدالة في الوقت، كما هو موضح في شكل احتكاك السكون والحركة. في البداية، تكون الحركة قليلة نسبياً وتتصاعد القوة حتى تصل إلى قيمة حرجة محددة بحاصل ضرب معامل الاحتكاك السكوني والحمل الميكانيكي المطبق - وتتبع قوة الإعاقة هنا الأفكار القياسية للاحتكاك. بمجرد تجاوز هذه القوة، تبدأ الحركة عند حمل أقل بكثير يحدده معامل الاحتكاك والذي يكون أصغر دائماً على وجه التقريب من المعامل السكوني. وفي بعض الأحيان، قد "يتعثر" الجسم المتحرك، مع حدوث زيادات محلية في القوة قبل أن يبدأ في الحركة مرة أخرى. وهناك أسباب عديدة لذلك اعتماداً على مقياس الحجم، بدءاً من المستوى الذري وصولاً إلى العمليات التي تتضمن ملايين الذرات.

أمثلة

وفي السياق ذاته، تُستعمل حركة الالتصاق والانزلاق لإنشاء نغمات موسيقية في الآلات الوترية ذات القوس، وهارب الزجاج (الهارمونيكا الزجاجية)، ووعاء الغناء.

وفي السياق ذاته، يمكن كذلك ملاحظة الالتصاق والانزلاق على المستوى الذري باستخدام مجهر قوة الاحتكاك. كما يُفسر سلوك الفوالق النشطة زلزالياً باستخدام نموذج الالتصاق والانزلاق، حيث تتولد الزلازل خلال فترات الانزلاق السريع.

من جانب آخر، حركة الالتصاق والانزلاق موجودة في كل مكان في الأنظمة ذات المكونات المنزلقة، مثل الفرامل القرصية، ومحامل التحميل (الرمان بلي)، والمحركات الكهربائية، والعجلات على الطرق أو السكك الحديدية، وفي المفاصل الميكانيكية. كما لوحظت ظاهرة الالتصاق والانزلاق في الغضروف المفصلي في ظل ظروف التحميل والانزلاق الخفيف، مما قد يؤدي إلى تآكل كاشط للغضروف. وتنتج الكثير من الأصوات المألوفة عن حركة الالتصاق والانزلاق، مثل صرير الطباشير على السبورة، وصريف أحذية كرة السلة على أرضية الملعب، والصوت الصادر عن جراد البحر الشوكي.

• انظر كذلك
• احتكاك
• تزليق
• علم الاحتكاك
• مقياس الاحتكاك
• المراجع