घर्षण का गुणांक कैसे ज्ञात करें: प्रयोगात्मक तरीके

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 17:47

घर्षण वह भौतिक प्रक्रिया है जिसके बिना हमारी दुनिया में गति ही नहीं रह सकती। भौतिकी में, घर्षण बल के निरपेक्ष मान की गणना करने के लिए, विचाराधीन रगड़ सतहों के लिए एक विशेष गुणांक जानना आवश्यक है। घर्षण गुणांक कैसे ज्ञात करें? यह लेख इस प्रश्न का उत्तर देगा।

भौतिकी में घर्षण

घर्षण का गुणांक कैसे ज्ञात किया जाए, इस प्रश्न का उत्तर देने से पहले, यह विचार करना आवश्यक है कि घर्षण क्या है और यह किस बल की विशेषता है।

भौतिकी में ठोस वस्तुओं के बीच होने वाली यह प्रक्रिया तीन प्रकार की होती है। यह आराम, फिसलने और लुढ़कने का घर्षण है। घर्षण हमेशा तब होता है जब कोई बाहरी बल किसी वस्तु को हिलाने की कोशिश करता है। स्लाइडिंग घर्षण, जैसा कि नाम से पता चलता है, तब होता है जब एक सतह दूसरे पर फिसलती है। अंत में, रोलिंग घर्षण तब होता है जब एक गोल वस्तु (पहिया, गेंद) किसी सतह पर लुढ़कती है।

सभी प्रकारों में जो समानता है वह यह है कि वे किसी को भी रोकते हैंआंदोलन और उनके बलों के आवेदन का बिंदु दो वस्तुओं की सतहों के बीच संपर्क के क्षेत्र में है। साथ ही, ये सभी प्रकार यांत्रिक ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करते हैं।

स्लाइडिंग और स्थैतिक घर्षण बल रगड़ने वाली सतहों पर सूक्ष्म खुरदरापन के कारण होते हैं। इसके अलावा, ये प्रकार द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय और अन्य प्रकार के परमाणुओं और अणुओं के बीच परस्पर क्रिया के कारण होते हैं जो रगड़ शरीर बनाते हैं।

रोलिंग घर्षण का कारण लोचदार विरूपण के हिस्टैरिसीस से संबंधित है जो लुढ़कने वाली वस्तु और सतह के बीच संपर्क के बिंदु पर दिखाई देता है।

घर्षण बल और घर्षण का गुणांक

तीनों प्रकार के ठोस घर्षण बलों का वर्णन समान रूप वाले व्यंजकों द्वारा किया जाता है। यहाँ वह है:

एफ_टी=µ_{टीएन.}

यहाँ N शरीर पर सतह के लंबवत कार्य करने वाला बल है। इसे सपोर्ट रिएक्शन कहते हैं। _{t- मान को संबंधित प्रकार के घर्षण का गुणांक कहा जाता है।}

स्लाइडिंग और आराम घर्षण के गुणांक आयामहीन मात्रा हैं। इसे घर्षण बल और घर्षण गुणांक की समानता को देखकर समझा जा सकता है। समीकरण का बायां पक्ष न्यूटन में व्यक्त किया जाता है, दायां पक्ष भी न्यूटन में व्यक्त किया जाता है, क्योंकि N एक बल है।

रोलिंग घर्षण के लिए, इसके लिए गुणांक भी एक आयाम रहित मान होगा, हालांकि, इसे रोलिंग ऑब्जेक्ट के त्रिज्या के लोचदार विरूपण की रैखिक विशेषता के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

यह कहा जाना चाहिए कि स्लाइडिंग और आराम घर्षण के गुणांक के विशिष्ट मूल्य एक इकाई के दसवें हिस्से हैं। घर्षण के लिएरोलिंग, यह गुणांक एक इकाई के सौवें और हज़ारवें भाग से मेल खाता है।

घर्षण का गुणांक कैसे ज्ञात करें?

गुणांक µ_{t कई कारकों पर निर्भर करता है जिन्हें गणितीय रूप से ध्यान में रखना मुश्किल है। हम उनमें से कुछ को सूचीबद्ध करते हैं:}

• रबिंग सतहों की सामग्री;
• सतह की गुणवत्ता;
• उस पर गंदगी, पानी वगैरह की मौजूदगी;
• सतह का तापमान।

इसलिए, _t के लिए कोई सूत्र नहीं है, और इसे प्रयोगात्मक रूप से मापा जाना है। यह समझने के लिए कि घर्षण का गुणांक कैसे ज्ञात किया जाए, इसे F_{t के सूत्र से व्यक्त किया जाना चाहिए। हमारे पास है:}

μ_टी =एफ_{टी/एन.}

यह पता चला है कि µ_{tजानने के लिए घर्षण बल और समर्थन प्रतिक्रिया का पता लगाना आवश्यक है।}

तदनुरूप प्रयोग इस प्रकार किया जाता है:

1. एक शरीर और एक विमान लें, उदाहरण के लिए, लकड़ी का बना हुआ।
2. डायनेमोमीटर को शरीर से चिपकाएं और समान रूप से इसे सतह पर ले जाएं।

उसी समय, डायनेमोमीटर कुछ बल दिखाता है, जो F_{t के बराबर होता है। जमीनी प्रतिक्रिया क्षैतिज सतह पर शरीर के भार के बराबर होती है।}

वर्णित विधि आपको यह समझने की अनुमति देती है कि स्थैतिक और फिसलने वाले घर्षण का गुणांक क्या है। इसी तरह, आप प्रयोगात्मक रूप से µ_{tरोलिंग निर्धारित कर सकते हैं।}

µ_{t निर्धारित करने के लिए एक और प्रयोगात्मक विधि अगले पैराग्राफ में समस्या के रूप में दी गई है।}

μt की गणना करने में समस्या

लकड़ी की बीम कांच की सतह पर होती है।सतह को सुचारू रूप से झुकाने से हमने पाया कि बीम का खिसकना 15o के झुकाव के कोण से शुरू होता है। लकड़ी-कांच के जोड़े के लिए स्थैतिक घर्षण का गुणांक क्या है?

जब बीम एक झुके हुए तल पर 15o पर था, तब इसके लिए शेष घर्षण बल का अधिकतम मान था। यह बराबर है:

F_t=mgsin(α).

बल एन सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

N=mgcos(α).

µ_{t के सूत्र को लागू करने पर, हमें प्राप्त होता है:}

μ_टी=एफ_{टी/एन=एमजीपाप(α)/(एमजीकॉस(α))=टीजी (α).}

कोण α को प्रतिस्थापित करने पर, हम उत्तर पर पहुंचते हैं: µ_{t=0, 27.}