हर छात्र जानता है कि जब दो ठोस सतहों के बीच संपर्क होता है, तो तथाकथित घर्षण बल उत्पन्न होता है। आइए इस लेख में विचार करें कि घर्षण बल के आवेदन के बिंदु पर ध्यान केंद्रित करते हुए यह क्या है।
घर्षण बल कितने प्रकार के होते हैं?
घर्षण बल के अनुप्रयोग के बिंदु पर विचार करने से पहले, यह संक्षेप में याद करना आवश्यक है कि प्रकृति और प्रौद्योगिकी में किस प्रकार के घर्षण मौजूद हैं।
आइए स्थैतिक घर्षण पर विचार करना शुरू करें। यह प्रकार किसी सतह पर आराम से एक ठोस शरीर की स्थिति को दर्शाता है। विराम का घर्षण शरीर के किसी भी विस्थापन को उसकी विरामावस्था से रोकता है। उदाहरण के लिए, इसी बल की कार्रवाई के कारण, हमारे लिए फर्श पर खड़े एक कैबिनेट को हिलाना मुश्किल है।
फिसलन घर्षण एक अन्य प्रकार का घर्षण है। यह दो सतहों के बीच संपर्क के मामले में एक दूसरे पर फिसलने के मामले में खुद को प्रकट करता है। फिसलने वाला घर्षण गति का विरोध करता है (घर्षण बल की दिशा शरीर के वेग के विपरीत होती है)। इसकी क्रिया का एक उल्लेखनीय उदाहरण एक स्कीयर या स्केटर है जो बर्फ पर बर्फ पर फिसलता है।
आखिरकार, तीसरे प्रकार का घर्षण लुढ़क रहा है। यह हमेशा मौजूद रहता है जब एक शरीर दूसरे की सतह पर लुढ़कता है। उदाहरण के लिए, पहिया या बेयरिंग का लुढ़कना प्रमुख उदाहरण हैं जहां रोलिंग घर्षण महत्वपूर्ण है।
वर्णित प्रकारों में से पहले दो प्रकार रगड़ सतहों पर खुरदरापन के कारण उत्पन्न होते हैं। तीसरा प्रकार रोलिंग बॉडी के विरूपण हिस्टैरिसीस के कारण उत्पन्न होता है।
स्लाइडिंग और बाकी घर्षण बलों के आवेदन के बिंदु
यह ऊपर कहा गया था कि स्थैतिक घर्षण बाहरी अभिनय बल को रोकता है, जो वस्तु को संपर्क सतह के साथ ले जाता है। इसका मतलब है कि घर्षण बल की दिशा सतह के समानांतर बाहरी बल की दिशा के विपरीत होती है। माना घर्षण बल के आवेदन का बिंदु दो सतहों के बीच संपर्क के क्षेत्र में है।
यह समझना महत्वपूर्ण है कि स्थैतिक घर्षण बल एक स्थिर मान नहीं है। इसका अधिकतम मान है, जिसकी गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
एफटी=µटीएन.
हालांकि, यह अधिकतम मूल्य तभी प्रकट होता है जब शरीर अपनी गति शुरू करता है। किसी भी अन्य मामले में, स्थैतिक घर्षण बल बाह्य बल की समानांतर सतह के निरपेक्ष मान के बिल्कुल बराबर होता है।
जहां तक रपट घर्षण बल के अनुप्रयोग बिंदु का संबंध है, यह स्थैतिक घर्षण से भिन्न नहीं है। स्थैतिक और फिसलने वाले घर्षण के बीच अंतर के बारे में बोलते हुए, इन बलों के पूर्ण महत्व पर ध्यान दिया जाना चाहिए। इस प्रकार, दिए गए पदार्थों के जोड़े के लिए घर्षण घर्षण बल एक स्थिर मान है। इसके अलावा, यह हमेशा स्थैतिक घर्षण के अधिकतम बल से कम होता है।
जैसा कि आप देख सकते हैं, घर्षण बल लगाने का बिंदु पिंड के गुरुत्व केंद्र के साथ मेल नहीं खाता है। इसका मतलब यह है कि विचाराधीन बल एक ऐसे क्षण का निर्माण करते हैं जो फिसलने वाले शरीर को आगे की ओर उलट देता है। बाद वाले को तब देखा जा सकता है जब साइकिल चालक आगे के पहिये से जोर से ब्रेक लगाता है।
घूर्णन घर्षण और उसका अनुप्रयोग बिंदु
चूंकि रोलिंग घर्षण का भौतिक कारण ऊपर चर्चा किए गए घर्षण के प्रकारों से अलग है, इसलिए रोलिंग घर्षण बल के आवेदन के बिंदु का चरित्र थोड़ा अलग है।
मान लें कि कार का पहिया फुटपाथ पर है। यह स्पष्ट है कि यह पहिया विकृत है। डामर के साथ इसके संपर्क का क्षेत्र 2dl के बराबर है, जहां l पहिया की चौड़ाई है, 2d पहिया और डामर के पार्श्व संपर्क की लंबाई है। रोलिंग घर्षण का बल, अपने भौतिक सार में, पहिया के रोटेशन के खिलाफ निर्देशित समर्थन के प्रतिक्रिया क्षण के रूप में प्रकट होता है। इस क्षण की गणना इस प्रकार की जाती है:
एम=एनडी
यदि हम इसे भाग दें और इसे पहिया R की त्रिज्या से गुणा करें, तो हमें प्राप्त होता है:
M=Nd/RR=FtR जहां Ft=Nd/R
इस प्रकार, रोलिंग घर्षण बल Ft वास्तव में समर्थन की प्रतिक्रिया है, बल का एक क्षण बनाता है जो पहिया के रोटेशन को धीमा कर देता है।
इस बल के अनुप्रयोग का बिंदु समतल की सतह के सापेक्ष लंबवत ऊपर की ओर निर्देशित होता है और द्रव्यमान के केंद्र से दाईं ओर स्थानांतरित होता है d (यह मानते हुए कि पहिया बाएं से दाएं चलता है)।
समस्या समाधान का उदाहरण
कार्रवाईकिसी भी प्रकार का घर्षण बल पिंडों की यांत्रिक गति को धीमा कर देता है, जबकि उनकी गतिज ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित कर देता है। आइए निम्नलिखित समस्या का समाधान करें:
बार झुकी हुई सतह पर स्लाइड करता है। इसकी गति के त्वरण की गणना करना आवश्यक है यदि यह ज्ञात है कि फिसलने का गुणांक 0.35 है, और सतह के झुकाव का कोण है 35o।
आइए विचार करें कि कौन से बल बार पर कार्य करते हैं। सबसे पहले, गुरुत्वाकर्षण घटक को स्लाइडिंग सतह के साथ नीचे की ओर निर्देशित किया जाता है। यह बराबर है:
एफ=एमजीपाप(α)
दूसरा, एक निरंतर घर्षण बल विमान के साथ ऊपर की ओर कार्य करता है, जो शरीर के त्वरण वेक्टर के खिलाफ निर्देशित होता है। इसे सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:
Ft=µtN=µtmgcos (α)
तब त्वरण के साथ गतिमान दंड के लिए न्यूटन के नियम का रूप ले लेगा:
ma=mgsin(α) - µtmgcos(α)=>
a=gsin(α) - μtgcos(α)
डेटा को समानता में बदलने पर, हम पाते हैं कि a=2.81 m/s2। ध्यान दें कि पाया गया त्वरण बार के द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है।
