घर्षण एक ऐसी घटना है जिसका सामना हम रोजमर्रा की जिंदगी में हर समय करते हैं। यह निर्धारित करना असंभव है कि घर्षण हानिकारक है या फायदेमंद। फिसलन भरी बर्फ पर एक कदम भी चलना मुश्किल काम लगता है, डामर की खुरदरी सतह पर चलना एक आनंद है। स्नेहन के बिना कार के पुर्जे बहुत तेजी से पहनते हैं।
घर्षण का अध्ययन, इसके मूल गुणों का ज्ञान व्यक्ति को इसका उपयोग करने की अनुमति देता है।
भौतिकी में घर्षण बल
गतिमान पिंडों पर लागू गति की दिशा के विरुद्ध निर्देशित एक पिंड की गति या दूसरे की सतह पर गति के प्रयास से उत्पन्न होने वाले बल को घर्षण बल कहा जाता है। घर्षण बल मापांक, जिसका सूत्र कई मापदंडों पर निर्भर करता है, प्रतिरोध के प्रकार के आधार पर भिन्न होता है।
निम्न प्रकार के घर्षण प्रतिष्ठित हैं:
• आराम;
• पर्ची;
• रोलिंग।
किसी भारी वस्तु (कैबिनेट, पत्थर) को अपने स्थान से हटाने का कोई भी प्रयास व्यक्ति के बल में तनाव पैदा करता है। उसी समय, वस्तु को गति में सेट करना हमेशा संभव नहीं होता है। विराम का घर्षण इसमें बाधा डालता है।
विश्राम अवस्था
स्थिर घर्षण बल के लिए गणना सूत्रहमें इसे पर्याप्त रूप से सटीक रूप से निर्धारित करने की अनुमति नहीं देता है। न्यूटन के तीसरे नियम के आधार पर, स्थैतिक प्रतिरोध बल का परिमाण लागू बल पर निर्भर करता है।
जैसे-जैसे बल बढ़ता है, वैसे-वैसे घर्षण बल भी बढ़ता जाता है।
0 < एफबाकी परेशानी < एफअधिकतम
विश्राम घर्षण लकड़ी में लगे कीलों को गिरने से रोकता है; धागे से सिलने वाले बटनों को मजबूती से पकड़ कर रखा जाता है। दिलचस्प बात यह है कि यह आराम का प्रतिरोध है जो किसी व्यक्ति को चलने की अनुमति देता है। इसके अलावा, यह मानव आंदोलन की दिशा में निर्देशित है, जो सामान्य स्थिति के विपरीत है।
स्लाइडिंग घटना
जब शरीर को गतिमान करने वाला बाह्य बल अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल के मान तक बढ़ जाता है, तो वह गति करने लगता है। एक शरीर को दूसरे की सतह पर फिसलने की प्रक्रिया में फिसलने वाले घर्षण के बल को माना जाता है। इसका मान परस्पर क्रिया करने वाली सतहों के गुणों और सतह पर लंबवत क्रिया के बल पर निर्भर करता है।
फिसलने वाले घर्षण बल के लिए गणना सूत्र: F=ΜP, जहां Μ आनुपातिकता (स्लाइडिंग घर्षण) का गुणांक है, P ऊर्ध्वाधर (सामान्य) दबाव का बल है।
ड्राइविंग बलों में से एक स्लाइडिंग घर्षण बल है, जिसका सूत्र समर्थन के प्रतिक्रिया बल का उपयोग करके लिखा जाता है। न्यूटन के तीसरे नियम की पूर्ति के कारण, सामान्य दबाव के बल और समर्थन की प्रतिक्रिया परिमाण में समान और दिशा में विपरीत होती है:=N.
इससे पहले कि आप घर्षण बल का पता लगाएं, जिसका सूत्र एक अलग रूप लेता है (F=MN), प्रतिक्रिया बल निर्धारित करें।
दो रगड़ सतहों के लिए स्लाइडिंग प्रतिरोध गुणांक प्रयोगात्मक रूप से पेश किया गया है, उनके प्रसंस्करण और सामग्री की गुणवत्ता पर निर्भर करता है।
टेबल। विभिन्न सतहों के लिए प्रतिरोध के गुणांक का मान
| पीपी | परस्पर क्रिया करने वाली सतह | स्लाइडिंग घर्षण गुणांक का मान |
| 1 | इस्पात+बर्फ | 0, 027 |
| 2 | ओक+ओक | 0, 54 |
| 3 | चमड़ा+कच्चा लोहा | 0, 28 |
| 4 | कांस्य+लोहा | 0, 19 |
| 5 | कांस्य+कच्चा लोहा | 0, 16 |
| 6 | इस्पात+स्टील | 0, 15 |
स्थिर घर्षण का सबसे बड़ा बल, जिसका सूत्र ऊपर लिखा गया था, उसी तरह से निर्धारित किया जा सकता है जैसे फिसलने वाले घर्षण का बल।
ड्राइविंग प्रतिरोध की ताकत निर्धारित करने के लिए समस्याओं को हल करते समय यह महत्वपूर्ण हो जाता है। उदाहरण के लिए, एक किताब, जो ऊपर से दबाए गए हाथ से चलती है, हाथ और किताब के बीच उत्पन्न होने वाले प्रतिरोध बल की कार्रवाई के तहत स्लाइड करती है। प्रतिरोध की मात्रा पुस्तक पर लंबवत दबाव बल के मान पर निर्भर करती है।
रोलिंग घटना
हमारे पूर्वजों का घसीट से रथ में परिवर्तन क्रांतिकारी माना जाता है। पहिये का आविष्कार मानव जाति का सबसे बड़ा आविष्कार है।रोलिंग घर्षण जो तब होता है जब एक पहिया सतह पर चलता है, स्लाइडिंग प्रतिरोध के परिमाण में काफी कम होता है।
रोलिंग घर्षण बलों का उद्भव सतह पर सामान्य पहिया दबाव की ताकतों से जुड़ा है, इसकी एक प्रकृति है जो इसे फिसलने से अलग करती है। पहिया के मामूली विरूपण के कारण, गठित क्षेत्र के केंद्र में और उसके किनारों के साथ विभिन्न दबाव बल उत्पन्न होते हैं। बलों में यह अंतर रोलिंग प्रतिरोध की घटना को निर्धारित करता है।
रोलिंग घर्षण बल के लिए गणना सूत्र आमतौर पर स्लाइडिंग प्रक्रिया के समान लिया जाता है। अंतर केवल ड्रैग गुणांक के मूल्यों में देखा जाता है।
प्रतिरोध की प्रकृति
जब रगड़ने वाली सतहों का खुरदरापन बदलता है, तो घर्षण बल का मान भी बदल जाता है। उच्च आवर्धन पर, संपर्क में दो सतहें तेज चोटियों वाले धक्कों की तरह दिखती हैं। जब आरोपित किया जाता है, तो यह शरीर के उभरे हुए भाग होते हैं जो एक दूसरे के संपर्क में होते हैं। संपर्क का कुल क्षेत्र नगण्य है। जब चलती है या निकायों को स्थानांतरित करने का प्रयास करती है, तो "चोटियां" प्रतिरोध पैदा करती हैं। घर्षण बल का परिमाण संपर्क सतहों के क्षेत्रफल पर निर्भर नहीं करता है।
ऐसा लगता है कि दो पूरी तरह चिकनी सतहों को बिल्कुल प्रतिरोध का अनुभव नहीं करना चाहिए। व्यवहार में, इस मामले में घर्षण बल अधिकतम होता है। इस विसंगति को बलों की उत्पत्ति की प्रकृति द्वारा समझाया गया है। ये परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के परमाणुओं के बीच कार्य करने वाले विद्युत चुम्बकीय बल हैं।
यांत्रिक प्रक्रियाएं जो प्रकृति में घर्षण के साथ नहीं हैं, असंभव हैं, क्योंकि "बंद" करने की क्षमताआवेशित पिंडों के बीच कोई विद्युत संपर्क नहीं होता है। निकायों की पारस्परिक स्थिति से प्रतिरोध बलों की स्वतंत्रता हमें उन्हें गैर-संभावित कहने की अनुमति देती है।
यह दिलचस्प है कि घर्षण बल, जिसका सूत्र परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों की गति के आधार पर बदलता है, संबंधित गति के वर्ग के समानुपाती होता है। इस बल में एक द्रव में चिपचिपा प्रतिरोध का बल शामिल होता है।
तरल और गैस में गति
एक ठोस सतह के पास एक तरल या गैस, तरल में एक ठोस शरीर की गति के साथ चिपचिपा प्रतिरोध होता है। इसकी घटना गति की प्रक्रिया में एक ठोस शरीर द्वारा प्रवेश की गई द्रव परतों की परस्पर क्रिया से जुड़ी है। विभिन्न परत गति चिपचिपा घर्षण का स्रोत हैं। इस घटना की ख़ासियत द्रव स्थैतिक घर्षण की अनुपस्थिति है। बाहरी प्रभाव के परिमाण के बावजूद, शरीर तरल में रहते हुए चलना शुरू कर देता है।
गति की गति के आधार पर, प्रतिरोध बल गति की गति, गतिमान पिंड के आकार और द्रव की चिपचिपाहट से निर्धारित होता है। एक ही शरीर के पानी और तेल में हलचल के साथ-साथ विभिन्न महानता का प्रतिरोध भी होता है।
कम गति के लिए: एफ=केवी, जहां के शरीर के रैखिक आयामों और माध्यम के गुणों के आधार पर आनुपातिकता कारक है, वी शरीर की गति है।
द्रव का तापमान उसमें होने वाले घर्षण को भी प्रभावित करता है। ठंढे मौसम में, कार को गर्म किया जाता है ताकि तेल गर्म हो जाए (इसकी चिपचिपाहट कम हो जाए) और संपर्क में इंजन के पुर्जों के विनाश को कम करने में मदद करता है।
गति बढ़ाओ
शरीर की गति में उल्लेखनीय वृद्धि अशांत प्रवाह की उपस्थिति का कारण बन सकती है, जबकि प्रतिरोध नाटकीय रूप से बढ़ जाता है। मान हैं: गति की गति का वर्ग, माध्यम का घनत्व और शरीर का सतह क्षेत्र। घर्षण बल सूत्र एक अलग रूप लेता है:
F=kv2, जहां k शरीर के आकार और माध्यम के गुणों के आधार पर आनुपातिकता कारक है, v शरीर की गति है।
शरीर को सुव्यवस्थित किया जाए तो अशांति को कम किया जा सकता है। डॉल्फ़िन और व्हेल के शरीर का आकार प्रकृति के नियमों का एक आदर्श उदाहरण है जो जानवरों की गति को प्रभावित करते हैं।
ऊर्जा दृष्टिकोण
करने के लिए शरीर को हिलाने का कार्य पर्यावरण के प्रतिरोध से बाधित होता है। ऊर्जा संरक्षण के नियम का प्रयोग करते समय वे कहते हैं कि यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तन घर्षण बलों के कार्य के बराबर होता है।
बल के कार्य की गणना सूत्र द्वारा की जाती है: A=Fscosα, जहाँ F वह बल है जिसके तहत शरीर s दूरी तय करता है, α बल और विस्थापन की दिशाओं के बीच का कोण है।
जाहिर है, प्रतिरोध बल शरीर की गति के विपरीत होता है, जहां से cosα=-1 होता है। घर्षण बल का कार्य, जिसका सूत्र Atr=- Fs है, का मान ऋणात्मक होता है। इस मामले में, यांत्रिक ऊर्जा को आंतरिक ऊर्जा (विरूपण, ताप) में परिवर्तित किया जाता है।
