प्रकृति और प्रौद्योगिकी में कोई भी गति, जिसमें ठोस निकायों के बीच शारीरिक संपर्क की उपस्थिति शामिल होती है, घर्षण के साथ होती है। इस लेख में, हम घर्षण बल के उदाहरण देंगे और दिखाएंगे कि किन मामलों में यह उपयोगी भूमिका निभाता है, और किन मामलों में यह अवांछनीय है।
ठोस के बीच किस प्रकार का घर्षण होता है
इस लेख में, हम केवल घर्षण बलों के उदाहरणों पर विचार करेंगे जो ठोस वस्तुओं के बीच कार्य करते हैं जिनका एक दूसरे के साथ शारीरिक संपर्क होता है।
घर्षण के महत्वपूर्ण प्रकारों में से एक स्थैतिक घर्षण है। नाम के आधार पर, यह माना जा सकता है कि यह तब प्रकट होता है जब एक शरीर दूसरे की सतह पर रहता है। हर कोई जानता है कि किसी भारी वस्तु को अपने स्थान से हटाने के लिए, इस वस्तु की संपर्क सतह और जिस सतह पर वह खड़ा है, उस पर निर्देशित कुछ बाहरी बल लगाना आवश्यक है। यह बल स्थैतिक घर्षण बल द्वारा प्रतिकारित होता है। यह निकायों की संपर्क सतहों के बीच कार्य करता है। स्पर्श करने वाली सतहों पर खुरदरापन की उपस्थिति के कारण विराम का घर्षण उत्पन्न होता है, चाहे कैसे भी होवे चिकने नहीं थे।
हम जिस दूसरे प्रकार के घर्षण को देखेंगे वह है फिसलने वाला घर्षण। यह उल्लिखित खुरदरापन के कारण भी उत्पन्न होता है, जब पिंड फिसलने से एक दूसरे के सापेक्ष गति करने लगते हैं। स्लाइडिंग घर्षण बल के आवेदन की दिशा और बिंदु स्थिर घर्षण के समान ही होते हैं। इन बलों के बीच एकमात्र अंतर यह है कि फिसलने वाला बल हमेशा आराम करने वाले बल से कम होता है।
तीसरे प्रकार का घर्षण, जो पहले दो की तुलना में प्रौद्योगिकी में कम भूमिका नहीं निभाता है, रोलिंग घर्षण है। जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, यह तब प्रकट होता है जब एक शरीर दूसरे की सतह पर लुढ़कता है। रोलिंग घर्षण का कारण विरूपण के हिस्टैरिसीस में निहित है, जो रोलिंग बॉडी की गतिज ऊर्जा के "फैलाव" की ओर जाता है। कई व्यावहारिक मामलों में, यह घर्षण बल पिछले प्रकार के घर्षण से 10-100 या अधिक गुना कम माना जाता है।
सभी प्रकार के घर्षण बल समर्थन प्रतिक्रिया बल के सीधे आनुपातिक होते हैं जिसके साथ बाद वाला शरीर पर कार्य करता है।
स्थिर घर्षण बल का नुकसान और लाभ: उदाहरण
सभी नामित प्रकार के घर्षणों में, शायद, स्थैतिक घर्षण सबसे "हानिरहित" है। तथ्य यह है कि व्यवहार में यह लगभग हमेशा एक उपयोगी भूमिका निभाता है। इसका एकमात्र नकारात्मक बिंदु यह है कि यह फिसलने वाले घर्षण से अधिक है। उत्तरार्द्ध तथ्य का अर्थ है कि किसी भी आंदोलन की शुरुआत के लिए एक महान प्रयास करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, बर्फ पर स्कीइंग शुरू करने के लिए, आपको सबसे पहले उन्हें बर्फ की सतह से "फाड़" देना होगा।
कई उदाहरण हैंस्थैतिक घर्षण बल का उपयोग। आइए उन्हें सूचीबद्ध करें:
- नाखून और पेंच जो लकड़ी, प्लास्टिक और धातु के दो ठोस पिंडों को मजबूती से पकड़ते हैं, विचाराधीन बल की क्रिया के माध्यम से अपना कार्य करते हैं।
- किसी व्यक्ति का चलना, सड़कों पर कार चलाना इस तथ्य के कारण है कि स्थैतिक घर्षण, फिसलने वाले घर्षण से अधिक होता है। नहीं तो हमारा चलना मुश्किल हो जाता, लोग और वाहन एक जगह खिसक जाते।
- कोई भी पिंड जो झुकी हुई सतहों पर टिका होता है, वह स्थैतिक घर्षण की क्रिया के कारण होता है। यदि उत्तरार्द्ध मौजूद नहीं था, तो ढलान पर कार पर या किसी भी घरेलू सामान को एक मेज पर रखना असंभव होगा, जिसमें क्षितिज के लिए थोड़ा झुकाव हो।
फिसलन घर्षण और इसके लाभ
स्थिर घर्षण के विपरीत, जो मुख्य रूप से मानव जीवन में सकारात्मक भूमिका निभाता है, फिसलने वाला घर्षण आमतौर पर एक हानिकारक बल होता है। हालांकि, उपयोगी फिसलने वाले घर्षण बल के दो उदाहरण दिए जा सकते हैं:
- चूंकि फिसलने वाले घर्षण से वस्तुओं की सतह गर्म हो जाती है (यांत्रिक ऊर्जा को ऊष्मा में बदलने का प्राकृतिक और आसान तरीका), इस प्रभाव का उपयोग पिंडों के तापमान को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। इसलिए, प्राचीन काल में हमारे पूर्वजों ने फिसलने वाले घर्षण का उपयोग करके आग लगाई थी।
- ड्राइवर जब गाड़ी को रोकना चाहता है तो ब्रेक पेडल दबा देता है। इस मामले में, ब्रेक डिस्क व्हील रिम के अंदर स्लाइड करती है और इसके रोटेशन को धीमा कर देती है।
नुकसान फिसलने घर्षण
स्लाइडिंग घर्षण की कार्रवाई के उदाहरण फर्श पर एक कैबिनेट की गति हैं जब हम इसे एक कमरे में पुनर्व्यवस्थित करना चाहते हैं, एक स्कीयर और एक स्केटर की स्लाइडिंग, एक कार के पहियों की फिसलन जब वे अवरुद्ध हो जाते हैं या फिसलन भरी सड़क पर गाड़ी चलाते समय, विभिन्न मशीनों के तंत्र के रगड़ भागों के बीच फिसलन।
इन सभी मामलों में, फिसलने वाला घर्षण हानिकारक भूमिका निभाता है। फिसलने वाले घर्षण के नुकसान के ये उदाहरण इस तथ्य के कारण हैं कि यह यांत्रिक गति को रोकता है और एक निश्चित मात्रा में गतिज ऊर्जा (स्की, स्केट्स, मशीनों के चलने वाले हिस्से) को "खाता" है। इसके अलावा, यांत्रिक ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में बदलने से रगड़ भागों को गर्म किया जाता है। उनके तापमान में वृद्धि से सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन होता है, जो सामग्री के गुणों का उल्लंघन करता है। अंत में, फिसलने वाले घर्षण बल के सूचीबद्ध उदाहरणों से रगड़ने वाली सतहों का घिसाव होता है, उन पर अवांछित खांचे दिखाई देते हैं, और पतले हो जाते हैं।
रोलिंग घर्षण और इसके नुकसान और लाभ
अगर हम मूल रूप से रोलिंग घर्षण बल की उपयोगिता के प्रश्न पर विचार करें, तो यह पता चलता है कि यह बिल्कुल भी मौजूद नहीं है। वास्तव में, रोलिंग घर्षण हमेशा यांत्रिक घुमाव को रोकता है, यह काम करने वाले भागों और उनके अवांछनीय हीटिंग के पहनने की ओर जाता है। फिर भी, रोलिंग घटना व्यापक रूप से इंजीनियरिंग (बीयरिंग, वाहन पहियों) में उपयोग की जाती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि रोलिंग घर्षण बल समान स्लाइडिंग बल की तुलना में बहुत कम है, जो परिमाण के क्रम से इसके पैमाने को कम करता है।हानिकारक प्रभाव।
घर्षण बलों में वृद्धि और कमी
जैसा कि हमने ऊपर के उदाहरणों में देखा, स्थैतिक और फिसलने वाले घर्षण बल कभी उपयोगी तो कभी हानिकारक होते हैं। इस संबंध में, मानवता लंबे समय से घर्षण के पैमाने को बदलने के तरीकों का उपयोग कर रही है, दोनों संबंधित बल को बढ़ाने की दिशा में, और इसकी कमी की दिशा में।
घर्षण बल को कैसे बढ़ाया जाए, इसके महान उदाहरण हैं सड़कों पर बर्फ पर रेत और नमक का छिड़काव। इन क्रियाओं के परिणामस्वरूप, बर्फ की सतह की खुरदरापन में वृद्धि होती है और इसके परिणामस्वरूप, स्थैतिक और फिसलने वाले घर्षण बल में वृद्धि होती है।
प्रश्न में बलों को बढ़ाने का एक और तरीका विशेष सतहों का उपयोग करना है। एक आकर्षक उदाहरण कार के शीतकालीन टायर की सतह है, जो एक गहरे चलने और धातु के स्पाइक्स की उपस्थिति की विशेषता है।
स्कीइंग के दौरान, साथ ही विभिन्न तंत्रों के बीयरिंगों के घूमने के दौरान, घर्षण एक नकारात्मक भूमिका निभाता है। इसे कम करने के लिए, आमतौर पर वसा (मोम, लिथॉल) पर आधारित विशेष स्नेहक का उपयोग किया जाता है।
