दो पिंडों के बीच किसी भी संपर्क के परिणामस्वरूप घर्षण बल उत्पन्न होता है। इस मामले में, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि पिंड किस समग्र अवस्था में हैं, चाहे वे एक दूसरे के सापेक्ष गति करते हैं या आराम पर हैं। इस लेख में, हम संक्षेप में विचार करेंगे कि प्रकृति और प्रौद्योगिकी में किस प्रकार के घर्षण मौजूद हैं।
विश्राम घर्षण
कई लोगों के लिए, यह एक अजीब विचार हो सकता है कि शरीर का घर्षण तब भी होता है जब वे एक दूसरे के सापेक्ष आराम कर रहे होते हैं। इसके अलावा, यह घर्षण बल अन्य प्रकारों में सबसे बड़ा बल है। यह तब प्रकट होता है जब हम किसी वस्तु को हिलाने का प्रयास करते हैं। यह लकड़ी का टुकड़ा, पत्थर या पहिया भी हो सकता है।
स्थिर घर्षण बल के अस्तित्व का कारण संपर्क सतहों पर अनियमितताओं की उपस्थिति है, जो चरम-गर्त सिद्धांत के अनुसार यांत्रिक रूप से एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं।
स्थिर घर्षण बल की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
एफटी1=µटीएन
यहाँ N समर्थन की प्रतिक्रिया है जिसके साथ सतह सामान्य के साथ शरीर पर कार्य करती है। पैरामीटर µt घर्षण का गुणांक है। पर निर्भर करता हैसंपर्क सतहों की सामग्री, इन सतहों के प्रसंस्करण की गुणवत्ता, उनका तापमान और कुछ अन्य कारक।
लिखित सूत्र दर्शाता है कि स्थैतिक घर्षण बल संपर्क क्षेत्र पर निर्भर नहीं करता है। Ft1 के लिए व्यंजक आपको तथाकथित अधिकतम बल की गणना करने की अनुमति देता है। कई व्यावहारिक मामलों में, Ft1 अधिकतम नहीं है। यह हमेशा बाहरी बल के परिमाण के बराबर होता है जो शरीर को आराम से बाहर लाने का प्रयास करता है।
विश्राम घर्षण जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके लिए धन्यवाद, हम जमीन पर आगे बढ़ सकते हैं, अपने पैरों के तलवों से इसे बिना खिसके धक्का दे सकते हैं। कोई भी पिंड जो क्षितिज की ओर झुके हुए विमानों पर हैं, Ft1.
बल के कारण उनसे फिसलते नहीं हैं।
स्लाइडिंग के दौरान घर्षण
किसी व्यक्ति के लिए एक और महत्वपूर्ण प्रकार का घर्षण तब प्रकट होता है जब एक शरीर दूसरे की सतह पर फिसलता है। यह घर्षण स्थिर घर्षण के समान भौतिक कारण से उत्पन्न होता है। इसके अलावा, उसकी ताकत की गणना एक समान सूत्र का उपयोग करके की जाती है।
Ft2=µkN
पिछले फॉर्मूले के साथ एकमात्र अंतर फिसलने वाले घर्षण के लिए विभिन्न गुणांकों के उपयोग का है µk। गुणांक µk रगड़ सतहों की एक ही जोड़ी के लिए स्थिर घर्षण के लिए समान पैरामीटर से हमेशा कम होते हैं। व्यवहार में, यह तथ्य स्वयं को इस प्रकार प्रकट करता है: बाहरी बल में क्रमिक वृद्धि से Ft1 के मूल्य में वृद्धि होती है जब तक कि यह अपने अधिकतम मूल्य तक नहीं पहुंच जाता। उसके बाद वहFt2 मान से कई प्रतिशत तक तेजी से गिरता है और शरीर की गति के दौरान स्थिर बना रहता है।
गुणांक k स्थिर घर्षण के लिए पैरामीटर µt के समान कारकों पर निर्भर करता है। फिसलने वाले घर्षण का बल Ft2 व्यावहारिक रूप से पिंडों की गति की गति पर निर्भर नहीं करता है। केवल उच्च गति पर ही इसका कम होना ध्यान देने योग्य हो जाता है।
मानव जीवन में फिसलने वाले घर्षण के महत्व को स्कीइंग या स्केटिंग जैसे उदाहरणों में देखा जा सकता है। इन मामलों में, रगड़ सतहों को संशोधित करके गुणांक µk कम किया जाता है। इसके विपरीत, सड़कों पर नमक और रेत छिड़कने का उद्देश्य µk और µt.
के गुणांकों के मूल्यों को बढ़ाना है।
रोलिंग घर्षण
यह आधुनिक तकनीक के कामकाज के लिए महत्वपूर्ण प्रकार के घर्षण में से एक है। यह बियरिंग्स के घूमने और वाहनों के पहियों की गति के दौरान मौजूद होता है। फिसलने और आराम घर्षण के विपरीत, रोलिंग घर्षण आंदोलन के दौरान पहिया के विरूपण के कारण होता है। यह विकृति, जो लोचदार क्षेत्र में होती है, हिस्टैरिसीस के परिणामस्वरूप ऊर्जा को नष्ट कर देती है, जो आंदोलन के दौरान खुद को घर्षण बल के रूप में प्रकट करती है।
अधिकतम रोलिंग घर्षण बल की गणना सूत्र के अनुसार की जाती है:
एफटी3=डी/आरएन
अर्थात्, बल Ft3, बल Ft1 और Ft2 के रूप में है समर्थन की प्रतिक्रिया के सीधे आनुपातिक। हालांकि, यह संपर्क में सामग्री की कठोरता और पहिया त्रिज्या आर पर भी निर्भर करता है। मानd को रोलिंग प्रतिरोध गुणांक कहा जाता है। गुणांक µk और µt के विपरीत, d की लंबाई का आयाम है।
एक नियम के रूप में, आयाम रहित अनुपात d/R k के मान से कम परिमाण के 1-2 क्रम निकलता है। इसका मतलब यह है कि रोलिंग की मदद से पिंडों की गति फिसलने की मदद से कहीं अधिक ऊर्जावान रूप से अनुकूल है। इसीलिए रोलिंग घर्षण का उपयोग तंत्र और मशीनों की सभी रगड़ सतहों में किया जाता है।
घर्षण कोण
उपरोक्त वर्णित सभी तीन प्रकार के घर्षण अभिव्यक्तियों की विशेषता एक निश्चित घर्षण बल Ft है, जो सीधे N के समानुपाती है। दोनों बल एक दूसरे के सापेक्ष समकोण पर निर्देशित होते हैं. सतह के अभिलम्ब से उनका सदिश योग जिस कोण से बनता है उसे घर्षण कोण कहा जाता है। इसके महत्व को समझने के लिए, आइए इस परिभाषा का उपयोग करें और इसे गणितीय रूप में लिखें, हमें मिलता है:
एफटी=केएन;
टीजी(θ)=एफटी/एन=के
इस प्रकार, घर्षण कोण θ की स्पर्शरेखा किसी दिए गए प्रकार के बल के लिए घर्षण k के गुणांक के बराबर होती है। इसका मतलब है कि जितना बड़ा कोण θ, उतना ही अधिक घर्षण बल स्वयं।
तरल और गैसों में घर्षण
जब कोई ठोस पिंड गैसीय या तरल माध्यम में गति करता है, तो वह इस माध्यम के कणों से लगातार टकराता रहता है। ये टक्कर, कठोर पिंड के वेग में कमी के साथ, द्रव पदार्थों में घर्षण का कारण हैं।
इस प्रकार का घर्षण गति पर अत्यधिक निर्भर है। तो, अपेक्षाकृत कम गति पर, घर्षण बलगति v की गति के सीधे आनुपातिक हो जाता है, जबकि उच्च गति पर हम आनुपातिकता v2 के बारे में बात कर रहे हैं।
इस घर्षण के कई उदाहरण हैं, नावों और जहाजों की आवाजाही से लेकर विमान की उड़ान तक।
