חיכוך

• כיתה ח’
• כוחות וחוקי ניוטון
• 5 דקות קריאה

מה זה חיכוך, ממה תלוי כוח החיכוך, ולמה בלעדיו לא היינו יכולים ללכת. חיכוך סטטי וקינטי, עם נוסחה, תרגיל פתור וסרטון.

התשובה בקצרה

כוח החיכוך פועל בין שני משטחים שנוגעים זה בזה, ומתנגד להחלקה ביניהם:

1. תלוי במשטחים משטח מחוספס — חיכוך גדול. משטח חלק כמו קרח — חיכוך קטן.
2. תלוי בכוח הלחיצה ככל שהגוף נלחץ חזק יותר אל המשטח, החיכוך גדל.
3. שני סוגים חיכוך סטטי מונע מגוף להתחיל לזוז. חיכוך קינטי מאט גוף שכבר מחליק.

למי זה מיועד: חיכוך נלמד בכיתה ח’, בפרק הכוחות. כדאי להכיר קודם את תרשים כוחות ואת הכוח הנורמלי.

מה זה חיכוך

גם משטח שנראה חלק לגמרי מלא בבליטות זעירות כשמסתכלים עליו מקרוב. כשמנסים להחליק גוף על משטח, הבליטות נתפסות זו בזו ומתנגדות לתנועה. זה כוח החיכוך, והוא פועל תמיד במקביל למשטח, בכיוון ההפוך להחלקה.

כוח החיכוך תלוי בשני דברים: בסוג המשטחים, שמתבטא במקדם החיכוך, ובכוח שבו הגוף נלחץ אל המשטח — הכוח הנורמלי. ארגז כבד קשה יותר להזיז מארגז קל, כי הוא נלחץ חזק יותר אל הרצפה.

תרגיל פתור

הנתונים: ארגז במסה של 5 קילוגרמים מונח על רצפה. מקדם החיכוך הסטטי הוא 0.3, ותאוצת הכובד היא 10 מטר לשנייה בריבוע.
השאלה: מה כוח החיכוך הסטטי המקסימלי? האם הארגז יזוז כשדוחפים אותו בכוח של 10 ניוטון? ובכוח של 20 ניוטון?

1. הכוח הנורמלי שווה למשקל: N = 5 · 10 = 50
2. החיכוך הסטטי המקסימלי: f = 0.3 · 50 = 15
3. משווים כל דחיפה לגבול: 10 < 15 , 20 > 15

התשובה: החיכוך המקסימלי הוא 15 ניוטון. בדחיפה של 10 ניוטון הארגז לא יזוז — החיכוך פשוט שווה לדחיפה. בדחיפה של 20 ניוטון הוא יתחיל להחליק. f_max = 15 N

חיכוך סטטי וקינטי

כשדוחפים ארגז כבד והוא עדיין לא זז, פועל עליו חיכוך סטטי. הוא גדל בדיוק כמו הכוח שדוחפים, עד גבול מסוים. ברגע שהדחיפה עוברת את הגבול הזה, הארגז מתחיל לזוז.

מהרגע שהארגז מחליק, פועל עליו חיכוך קינטי — ובדרך כלל הוא קטן מהחיכוך הסטטי המקסימלי. זו הסיבה שקשה יותר להתחיל להזיז רהיט כבד מאשר להמשיך לגרור אותו.

איפה רואים את זה בחיים

• צמיגים על כביש רטוב

  החריצים בצמיג מוציאים את המים מתחתיו, כדי לשמור על מגע ישיר עם הכביש ועל החיכוך.

• שפשוף ידיים ביום קר

  החיכוך בין כפות הידיים הופך תנועה לחום, והידיים מתחממות.

• נעלי ספורט

  הסוליה עשויה גומי מחוספס כדי להגדיל את החיכוך ולמנוע החלקה בזמן ריצה.

שאלות נפוצות

החיכוך תלוי בשטח המגע?

כמעט לא. ארגז שמונח על הצד הרחב שלו או על הצד הצר מרגיש בערך אותו חיכוך. מה שקובע הוא המשקל וסוג המשטחים.

מה זה מקדם חיכוך?

מספר שמתאר כמה נתפסים שני משטחים זה בזה. גומי על אספלט יבש — קרוב לאחד. פלדה על קרח — כמה מאיות בלבד. אין לו יחידות.

למה משמנים חלקים של מכונה?

השמן יוצר שכבה דקה בין המשטחים ומקטין את החיכוך. כך פחות אנרגיה הופכת לחום, והחלקים נשחקים פחות.

חיכוך סטטי וקינטי מתבלבלים לכם?

בקורס הפיזיקה לכיתה ח’ כל נושא מוסבר בסרטון, עם תרגילים פתורים לאורך הדרך. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס כיתה ח’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ח’, להורדה