घर्षण बल के बारे में सब कुछ। घर्षण बल। घर्षण का उपयोग कहाँ और कैसे करें

घर्षण बल (Ftr।) वह बल है जो तब होता है जब दो निकायों की सतह संपर्क में आती है और उनके सापेक्ष गति को रोकती है। यह इन दो वस्तुओं के संपर्क के बिंदु पर परमाणुओं और अणुओं से उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय बलों के कारण प्रकट होता है।

गतिमान वस्तु को रोकने के लिए, बल को गति की दिशा के विपरीत विपरीत दिशा में कार्य करना चाहिए। उदाहरण के लिए, यदि आप किसी पुस्तक को टेबल पर धकेलते हैं, तो वह हिलने लगेगी। जिस ताकत से आपने किताब पर काम किया है, वह उसे हिला देगी। पुस्तक फिसलती है, फिर धीमी हो जाती है और घर्षण बल के प्रभाव के कारण रुक जाती है।

घर्षण बलों की विशेषताएं

घर्षण, जिसका ऊपर उल्लेख किया गया था, जो वस्तुओं के हिलने पर स्वयं प्रकट होता है, बाहरी या शुष्क कहलाता है। लेकिन यह एक वस्तु (तरल या गैसीय) के भागों या परतों के बीच भी मौजूद हो सकता है, इस प्रकार को आंतरिक कहा जाता है।
मुख्य विशेषता निकायों की सापेक्ष गति की गति पर घर्षण की निर्भरता है।
अन्य विशिष्ट विशेषताएं हैं:

• सतहों द्वारा दो गतिमान पिंडों के संपर्क में घटना;
• इसकी क्रिया संपर्क के क्षेत्र के समानांतर है;
• शरीर वेग वेक्टर के विपरीत निर्देशित;
• सतहों की गुणवत्ता (चिकनी या खुरदरी), परस्पर क्रिया करने वाली वस्तुओं पर निर्भर करता है;
• किसी गैस या द्रव में गतिमान वस्तु का आकार या आकार घर्षण बल के परिमाण को प्रभावित करता है।

घर्षण के प्रकार

कई प्रकार हैं। आइए उनके मतभेदों को देखें। एक मेज पर फिसलने वाली पुस्तक फिसलने वाले घर्षण के अधीन है।

फिसलने वाला घर्षण बल

जहाँ N समर्थन की प्रतिक्रिया बल है।

कुछ स्थितियों पर ध्यान दें:

यदि कोई व्यक्ति साइकिल की सवारी करता है, तो पहिया के सड़क से संपर्क के दौरान होने वाला घर्षण रोलिंग घर्षण है। इस प्रकार का बल फिसलने वाले घर्षण बल की तुलना में बहुत छोटा होता है।

रोलिंग घर्षण बल

इस प्रकार के बल के महत्वपूर्ण रूप से छोटे मूल्यों का उपयोग लोगों द्वारा उपकरणों के विभिन्न गतिमान भागों में पहियों, रोलर्स और बॉल बेयरिंग का उपयोग करने के लिए किया जाता है।

चार्ल्स ऑगस्टिन कूलम्ब ने घर्षण के सिद्धांत पर अपने काम में, रोलिंग घर्षण के बल की गणना निम्नानुसार करने का प्रस्ताव रखा:

,
μ घर्षण का गुणांक है।
स्नेहन, अक्सर तरल की एक पतली परत के रूप में, घर्षण को कम करता है।
द्रव या गैसें विशेष माध्यम हैं जिनमें इस प्रकार का बल भी स्वयं प्रकट होता है। इन माध्यमों में घर्षण केवल वस्तु की गति के दौरान ही प्रकट होता है। इन मीडिया में स्थैतिक घर्षण बल के बारे में बात करना असंभव है।

तरल पदार्थ और गैसों में घर्षण बल

इस प्रकार के बल को माध्यम का प्रतिरोध बल कहते हैं। यह किसी वस्तु की गति को धीमा कर देता है। वस्तु का अधिक सुव्यवस्थित आकार ड्रैग फोर्स के परिमाण को प्रभावित करता है - यह काफी कम हो जाता है। इसलिए, जहाज निर्माण में, जहाजों या पनडुब्बियों के सुव्यवस्थित पतवारों का उपयोग किया जाता है।
माध्यम का प्रतिरोध बल निर्भर करता है:

• वस्तु के ज्यामितीय आयाम और आकार;
• एक तरल या गैसीय माध्यम की चिपचिपाहट;
• वस्तु की सतह की स्थिति;
• किसी वस्तु की गति उस वातावरण के सापेक्ष जिसमें वह स्थित है।

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याद रखें कि घर्षण क्या है।
कौन से कारक इसका कारण बनते हैं?
धक्का देने के बाद बार की मेज पर गति की गति क्यों बदल जाती है?

एक अन्य प्रकार का बल जिसे यांत्रिकी में निपटाया जाता है वह है घर्षण बल। ये बल सीधे संपर्क में निकायों की सतहों के साथ कार्य करते हैं।

सभी मामलों में घर्षण बल संपर्क में पिंडों की सापेक्ष गति को रोकते हैं। कुछ शर्तों के तहत, घर्षण बल इस आंदोलन को असंभव बना देते हैं। हालांकि, वे न केवल निकायों की गति को धीमा करते हैं। व्यावहारिक रूप से कई महत्वपूर्ण मामलों में, घर्षण बलों की कार्रवाई के बिना किसी पिंड की गति उत्पन्न नहीं हो सकती थी।

ठोसों की संपर्क सतहों की आपेक्षिक गति से उत्पन्न होने वाले घर्षण को कहते हैं शुष्क घर्षण.

शुष्क घर्षण तीन प्रकार के होते हैं: स्थैतिक घर्षण, फिसलने वाला घर्षण और रोलिंग घर्षण।

आराम का घर्षण।

अपनी उंगली से टेबल पर पड़ी एक मोटी किताब को हिलाने की कोशिश करें। आपने मेज की सतह पर उस पर कुछ बल लगाया है, और पुस्तक विरामावस्था में रहती है। इसलिए, पुस्तक और तालिका की सतह के बीच एक बल है जो उस बल के विरुद्ध निर्देशित है जिसके साथ आप पुस्तक पर कार्य करते हैं, और निरपेक्ष मूल्य में इसके बिल्कुल बराबर है। यह घर्षण बल tp है। आप पुस्तक को अधिक बल से धक्का देते हैं, लेकिन यह फिर भी यथावत रहती है। इसका मतलब है कि घर्षण बल tp समान मात्रा में बढ़ता है।

एक दूसरे के सापेक्ष स्थिर दो पिंडों के बीच कार्य करने वाले घर्षण बल को बल कहा जाता है स्थैतिक घर्षण.

यदि कोई बल किसी पिंड पर उस सतह के समानांतर कार्य करता है जिस पर वह स्थित है, और शरीर गतिहीन रहता है, तो इसका मतलब है कि यह एक स्थिर घर्षण बल tp से प्रभावित होता है, जो परिमाण के बराबर होता है और बल के विपरीत दिशा में निर्देशित होता है। (चित्र। 3.22)। इसलिए, स्थैतिक घर्षण बल उस पर कार्य करने वाले बल द्वारा निर्धारित किया जाता है:

यदि किसी पिंड पर आराम करने वाला बल स्थैतिक घर्षण के अधिकतम बल से थोड़ा भी अधिक हो, तो शरीर स्लाइड करना शुरू कर देगा।

घर्षण बल का वह अधिकतम मान जिस पर अभी तक फिसलन नहीं होती है, कहलाता है अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल.

अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल निर्धारित करने के लिए, एक बहुत ही सरल, लेकिन बहुत सटीक, मात्रात्मक कानून नहीं है। मान लीजिए कि टेबल पर एक बार है, जिस पर डायनेमोमीटर लगा है। आइए करते हैं पहला प्रयोग। आइए डायनेमोमीटर रिंग को खींचते हैं और अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल निर्धारित करते हैं। गुरुत्वाकर्षण का बल बार पर कार्य करता है, समर्थन 1 की सामान्य प्रतिक्रिया का बल 1, तनाव बल 1, डायनेमोमीटर के स्प्रिंग्स और अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल tr1 (चित्र। 3.23)।

आइए इसी तरह का एक और ब्लॉक पर रखें। मेज पर लगी छड़ों का दाब बल 2 गुना बढ़ जाएगा। न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, समर्थन 2 की सामान्य प्रतिक्रिया का बल भी 2 गुना बढ़ जाएगा। यदि हम फिर से अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल को मापते हैं, तो हम देखेंगे कि यह बल 2 के बढ़ने की तुलना में कई गुना बढ़ गया है, अर्थात 2 गुना।

सलाखों की संख्या में वृद्धि जारी रखते हुए और हर बार अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल को मापने के लिए, हम यह सुनिश्चित करेंगे कि

> स्थैतिक घर्षण बल के मापांक का अधिकतम मान समर्थन की सामान्य प्रतिक्रिया के बल के मापांक के समानुपाती होता है।

यदि हम F tr के माध्यम से अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल के मॉड्यूल को निरूपित करते हैं। अधिकतम, तो हम लिख सकते हैं:

एफ टीआर। अधिकतम = μN (3.11)

जहां μ एक आनुपातिकता कारक है, जिसे घर्षण का गुणांक कहा जाता है। घर्षण गुणांक दोनों रगड़ सतहों की विशेषता है और न केवल इन सतहों की सामग्री पर निर्भर करता है, बल्कि उनके प्रसंस्करण की गुणवत्ता पर भी निर्भर करता है। घर्षण का गुणांक प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है।

यह निर्भरता सबसे पहले फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी सी. कूलम्ब ने स्थापित की थी।

यदि हम बार को छोटे चेहरे पर लगाते हैं, तो F tr। अधिकतम नहीं बदलेगा।

अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल पिंडों के संपर्क क्षेत्र पर निर्भर नहीं करता है।

स्थैतिक घर्षण बल μN के बराबर शून्य से अधिकतम मान तक भिन्न होता है। घर्षण बल को क्या बदल सकता है?

यहाँ बात यह है। जब एक निश्चित बल शरीर पर कार्य करता है, तो यह थोड़ा (अगोचर रूप से आंख तक) शिफ्ट हो जाता है, और यह बदलाव तब तक जारी रहता है जब तक कि सतहों की सूक्ष्म खुरदरापन एक दूसरे के सापेक्ष स्थित न हो जाए, ताकि एक के बाद एक पकड़कर वे उपस्थिति की ओर ले जा सकें। एक बल का जो बल को संतुलित करता है। बल में वृद्धि के साथ, शरीर फिर से थोड़ा आगे बढ़ेगा ताकि सतह की छोटी-छोटी अनियमितताएं एक-दूसरे से अलग तरीके से चिपक जाएं और घर्षण बल बढ़ जाए।

और केवल जब > एफ ट्र। सतह खुरदरापन की किसी भी पारस्परिक व्यवस्था के लिए अधिकतम, घर्षण बल बल को संतुलित करने में सक्षम नहीं है, और स्लाइडिंग शुरू हो जाएगी।

स्लाइडिंग घर्षण बल मापांक की अभिनय बल मापांक पर निर्भरता चित्र 3.24 में दिखाई गई है।

चलते और दौड़ते समय, स्थिर घर्षण बल पैरों के तलवों पर कार्य करता है, जब तक कि पैर फिसल न जाएं। वही बल कार के ड्राइविंग पहियों पर कार्य करता है। स्थैतिक घर्षण बल चालित पहियों पर भी कार्य करता है, लेकिन पहले से ही गति को धीमा कर रहा है, और यह बल ड्राइविंग पहियों पर अभिनय करने वाले बल से बहुत कम है (अन्यथा कार चलने में सक्षम नहीं होगी)।

लंबे समय तक यह शंका बनी रही कि स्टीम लोकोमोटिव चिकनी पटरियों पर चल सकता है। यह सोचा गया था कि चालित पहियों पर ब्रेक लगाने वाला घर्षण ड्राइविंग पहियों पर लगने वाले घर्षण बल के बराबर होगा। उन्होंने ड्राइव पहियों को गियर बनाने और उनके लिए विशेष गियर रेल बिछाने का भी सुझाव दिया।

सर्पी घर्षण।

आपने शायद ध्यान दिया होगा कि किसी भारी वस्तु, जैसे कि एक बॉक्स, को हिलाना मुश्किल होता है, और फिर उसे हिलाना आसान हो जाता है। यह ठीक घर्षण बल में कमी के कारण होता है जब स्लाइडिंग कम गति से होती है (चित्र 3.24 देखें)।

गति की बहुत अधिक सापेक्ष गति नहीं होने पर, फिसलने वाला घर्षण बल अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल से थोड़ा भिन्न होता है। इसलिए, इसे लगभग स्थिर और अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल के बराबर माना जा सकता है:

एफ टीआर ≈ एफ टीआर। अधिकतम = μN।

रगड़ने वाली सतहों के बीच स्नेहक के उपयोग से फिसलने वाले घर्षण के बल को कई बार कम किया जा सकता है - अक्सर तरल की एक पतली परत (आमतौर पर किसी प्रकार का खनिज तेल)।

कोई भी आधुनिक मशीन, जैसे कार या ट्रैक्टर का इंजन, स्नेहन के बिना नहीं चल सकता। सभी मशीनों के डिजाइन में एक विशेष स्नेहन प्रणाली प्रदान की जाती है।

ठोस सतहों से सटी तरल परतों के बीच घर्षण शुष्क सतहों की तुलना में बहुत कम होता है।

रोलिंग घर्षण।

रोलिंग घर्षण बल फिसलने वाले घर्षण बल की तुलना में बहुत कम होता है, इसलिए किसी भारी वस्तु को घुमाने की तुलना में उसे रोल करना बहुत आसान होता है।

घर्षण बल पिंडों के सापेक्ष वेग पर निर्भर करता है। यह गुरुत्वाकर्षण और लोच की ताकतों से इसका मुख्य अंतर है, जो केवल दूरियों पर निर्भर करता है।

तरल और गैसों में ठोस पिंडों की गति के दौरान प्रतिरोध बल।

जब कोई ठोस पिंड किसी तरल या गैस में गति करता है, तो उस पर माध्यम के प्रतिरोध बल द्वारा कार्य किया जाता है। यह बल माध्यम के सापेक्ष शरीर की गति के विरुद्ध निर्देशित होता है और गति को धीमा कर देता है।

प्रतिरोध बल की मुख्य विशेषता यह है कि यह केवल शरीर और पर्यावरण की सापेक्ष गति की उपस्थिति में प्रकट होता है।
द्रवों और गैसों में स्थैतिक घर्षण बल पूर्णतः अनुपस्थित होता है।

यह इस तथ्य की ओर जाता है कि हाथों के बल से एक भारी शरीर को स्थानांतरित करना संभव है, उदाहरण के लिए, एक तैरती हुई नाव, जबकि हाथों के बल के साथ एक ट्रेन को स्थानांतरित करना असंभव है।

प्रतिरोध बल F c का मापांक शरीर के आकार, आकार और सतह की स्थिति, उस माध्यम (तरल या गैस) के गुणों पर निर्भर करता है जिसमें शरीर चलता है, और अंत में, शरीर के सापेक्ष वेग पर निर्भर करता है। और माध्यम।

शरीर के सापेक्ष वेग के मॉड्यूल पर प्रतिरोध बल के मॉड्यूल की निर्भरता की अनुमानित प्रकृति चित्र 3.25 में दिखाई गई है। शून्य के बराबर सापेक्ष वेग पर, प्रतिरोध बल शरीर पर कार्य नहीं करता है (F c = 0)। जैसे-जैसे सापेक्ष गति बढ़ती है, प्रतिरोध बल पहले धीरे-धीरे बढ़ता है, और फिर तेज और तेज होता है। गति की कम गति पर, प्रतिरोध बल को माध्यम के सापेक्ष शरीर की गति के सीधे आनुपातिक माना जा सकता है:

एफ सी = के 1 υ, (3.12)

जहाँ k 1 - प्रतिरोध गुणांक, आकार, आकार, शरीर की सतह की स्थिति और माध्यम के गुणों के आधार पर - इसकी चिपचिपाहट। किसी भी जटिल आकार के निकायों के लिए सैद्धांतिक रूप से गुणांक k 1 की गणना करना संभव नहीं है, यह अनुभवजन्य रूप से निर्धारित किया जाता है।

सापेक्ष गति की उच्च गति पर, ड्रैग बल गति के वर्ग के समानुपाती होता है:

एफ सी = के 2 υ 2, , (3.13)

जहां k 2 k 1 के अलावा अन्य ड्रैग गुणांक है।

कौन सा सूत्र - (3 12) या (3.13) - किसी विशेष मामले में प्रयोग किया जा सकता है अनुभवजन्य रूप से निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक यात्री कार के लिए, पहले सूत्र को लगभग 60-80 किमी / घंटा पर लागू करना वांछनीय है, उच्च गति पर, दूसरे सूत्र का उपयोग किया जाना चाहिए।

घर्षण बल तीन प्रकार के होते हैं: फिसलने वाला घर्षण, रोलिंग घर्षण और स्थैतिक घर्षण।

फिसलने वाला घर्षण बलतब होता है जब एक शरीर दूसरे की सतह पर चलता है। शरीर का वजन जितना अधिक होगा, और इन सतहों के बीच घर्षण का गुणांक जितना अधिक होगा (गुणांक उस सामग्री पर निर्भर करता है जिससे सतह बनाई जाती है), फिसलने वाले घर्षण का बल उतना ही अधिक होता है।

फिसलने वाले घर्षण का बल संपर्क सतहों के क्षेत्र पर निर्भर नहीं करता है। चलते समय, अपने सबसे बड़े फलक पर पड़े एक गुटके में उतना ही फिसलने वाला घर्षण बल होगा मानो इसे सबसे छोटे फलक पर रखा गया हो।

फिसलने वाले घर्षण बल का मुख्य कारण दो निकायों की सतहों की सबसे छोटी असमानता है। चलते समय इनका शरीर एक दूसरे से चिपक जाता है। यदि कोई फिसलने वाला घर्षण बल नहीं होता, तो उस पर एक बल की अल्पकालिक क्रिया द्वारा गति में सेट किया गया शरीर समान रूप से चलता रहेगा। हालाँकि, चूंकि फिसलने वाला घर्षण बल मौजूद है, और यह शरीर की गति के विरुद्ध निर्देशित होता है, शरीर धीरे-धीरे रुक जाता है।

फिसलने वाले घर्षण बल के उभरने का दूसरा कारण दो निकायों की संपर्क सतहों पर अंतर-आणविक अंतःक्रिया है। यह अंतःक्रिया केवल बहुत चिकनी, अच्छी तरह से पॉलिश की गई सतहों पर ही हो सकती है। विभिन्न निकायों के अणु एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं और आकर्षित होते हैं। इससे शरीर की गति बाधित होती है।

रोलिंग घर्षण बलतब होता है जब दूसरा, आमतौर पर गोल, एक शरीर की सतह पर लुढ़कता है। उदाहरण के लिए, वाहनों के पहिए सड़क पर लुढ़क रहे हैं, एक पहाड़ी से एक बैरल अपनी तरफ घूम रहा है, एक गेंद फर्श पर।

रोलिंग घर्षण बल फिसलने वाले घर्षण बल की तुलना में बहुत कम होता है। याद रखें, जमीन पर घसीटने की तुलना में पहियों पर एक बड़ा बैग ले जाना आसान है। कारण गतिमान पिंड और सतह के बीच संपर्क के विभिन्न तरीकों में निहित है। लुढ़कते समय, पहिया, जैसा कि था, दबाता है, सतह को अपने नीचे कुचलता है, इससे पीछे हटता है। एक रोलिंग व्हील को कई छोटी सतह अनियमितताओं को पकड़ने की ज़रूरत नहीं है, जैसे कि निकायों को फिसलने पर।

सतह जितनी सख्त होगी, रोलिंग घर्षण बल उतना ही कम होगा। उदाहरण के लिए, डामर पर साइकिल चलाने की तुलना में रेत पर साइकिल चलाना अधिक कठिन है, क्योंकि रेत को दूर करने के लिए अधिक रोलिंग घर्षण होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि कठोर सतहों से धक्का देना आसान है, उन्हें दृढ़ता से दबाया नहीं जाता है। यह कहा जा सकता है कि एक ठोस सतह पर पहिया की तरफ से कार्य करने वाला बल विरूपण पर खर्च नहीं होता है, लेकिन लगभग सभी समर्थन के सामान्य प्रतिक्रिया बल के रूप में वापस आ जाते हैं।

स्थैतिक घर्षण बलहमें हर जगह घेर लेता है। अन्य पिंडों पर पड़ी सभी वस्तुएं स्थैतिक घर्षण बल द्वारा धारण की जाती हैं। स्थिर घर्षण बल झुकी हुई सतहों पर वस्तुओं को धारण करने के लिए पर्याप्त है। उदाहरण के लिए, एक व्यक्ति एक पहाड़ी पर खड़ा हो सकता है, एक ब्लॉक थोड़ा झुका हुआ शासक पर गतिहीन पड़ा हुआ है। इसके अलावा, स्थैतिक घर्षण के बल के कारण, चलने और सवारी करने जैसे आंदोलन संभव हैं। इन मामलों में, स्थैतिक घर्षण बल के कारण सतह के साथ "आसंजन" होता है, परिणामस्वरूप, सतह से पीछे हटना संभव हो जाता है।

स्थैतिक घर्षण बल के कारण वही होते हैं जो फिसलने वाले घर्षण बल के कारण होते हैं।

स्थैतिक घर्षण बल तब उत्पन्न होता है जब किसी खड़े शरीर को हिलाने का प्रयास किया जाता है। जब तक शरीर को हिलाने की कोशिश करने वाला बल स्थिर घर्षण बल से कम है, तब तक शरीर अपनी जगह पर रहेगा। जैसे ही यह बल इन दो निकायों के लिए एक निश्चित अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल से अधिक हो जाता है, एक शरीर दूसरे के सापेक्ष गति करना शुरू कर देगा, और फिसलने या लुढ़कने वाला घर्षण बल पहले से ही उस पर कार्य करेगा।

ज्यादातर मामलों में, स्थैतिक घर्षण का अधिकतम बल फिसलने वाले घर्षण के बल से थोड़ा अधिक होता है। इसलिए, कैबिनेट को स्थानांतरित करना शुरू करने के लिए, आपको पहले उन्हें लागू करने की तुलना में थोड़ा अधिक प्रयास करना चाहिए जब कैबिनेट पहले से ही चल रहा हो। अक्सर स्थैतिक घर्षण और फिसलने वाले घर्षण की ताकतों के बीच अंतर को समान मानते हुए उपेक्षित किया जाता है।

परिभाषा

दूसरे समीकरण से:

घर्षण बल:

पहले समीकरण में घर्षण बल के व्यंजक को प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

पूर्ण विराम पर ब्रेक लगाने पर, बस की गति एक मान से शून्य हो जाती है, इसलिए बस:

आपातकालीन ब्रेकिंग के दौरान बस के त्वरण के लिए अनुपात के सही भागों की बराबरी करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

बस के पूर्ण विराम तक का समय कहाँ है:

गुरुत्वाकर्षण त्वरण m/s

भौतिक मात्राओं के संख्यात्मक मानों को सूत्र में प्रतिस्थापित करते हुए, हम गणना करते हैं:

उदाहरण 2

परिभाषा 1

घर्षण बल वह बल है जो दो पिंडों के बीच संपर्क के क्षण में प्रकट होता है और उनके सापेक्ष गति को रोकता है।

घर्षण को भड़काने वाला मुख्य कारण रगड़ सतहों की खुरदरापन और इन सतहों की आणविक बातचीत है। घर्षण बल संपर्क सतहों की सामग्री और उनके परस्पर दबाव के बल पर निर्भर करता है।

घर्षण बल की अवधारणा

सरल घर्षण मॉडल (कूलम्ब के नियम के आधार पर) के आधार पर, घर्षण बल को संपर्क और रगड़ सतहों की सामान्य प्रतिक्रिया की डिग्री के सीधे आनुपातिक माना जाएगा। यदि समग्र रूप से माना जाता है, तो घर्षण बल की प्रक्रियाओं को केवल शास्त्रीय यांत्रिकी के सरल मॉडल द्वारा वर्णित नहीं किया जा सकता है, जो कि रगड़ निकायों के संपर्क के क्षेत्र में प्रतिक्रियाओं की जटिलता से समझाया गया है।

घर्षण बलों, लोचदार बलों की तरह, एक विद्युत चुम्बकीय प्रकृति होती है। संपर्क में आने वाले निकायों के अणुओं और परमाणुओं के बीच बातचीत के कारण उनकी घटना संभव हो जाती है।

टिप्पणी 1

घर्षण बल लोचदार और गुरुत्वाकर्षण बलों से इस तथ्य से भिन्न होते हैं कि वे न केवल निकायों के विन्यास (उनकी सापेक्ष स्थिति पर) पर निर्भर करते हैं, बल्कि उनकी बातचीत के सापेक्ष वेगों पर भी निर्भर करते हैं।

घर्षण बल की किस्में

बशर्ते कि एक दूसरे के संपर्क में दो निकायों की सापेक्ष गति हो, इस तरह की प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाले घर्षण बल निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित होते हैं:

1. स्लाइडिंग घर्षण (दूसरे के सापेक्ष परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों में से एक के ट्रांसलेशनल मूवमेंट के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले बल का प्रतिनिधित्व करता है और इस पिंड पर एक दिशा में कार्य करता है जो स्लाइडिंग की दिशा के विपरीत होगा)।
2. रोलिंग घर्षण (बलों के क्षण का प्रतिनिधित्व करता है जो दो निकायों में से एक के दूसरे के संपर्क में रोलिंग प्रक्रिया की शर्तों के तहत हो सकता है)।
3. विराम अवस्था में घर्षण (यह एक बल माना जाता है जो दो परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के बीच उत्पन्न होता है, जबकि यह सापेक्ष गति की घटना के लिए एक गंभीर बाधा बन जाता है। इन संपर्क निकायों को एक दूसरे के सापेक्ष गति में स्थापित करने के लिए इस तरह के बल को दूर किया जाता है। इस प्रकार संपर्क निकायों के माइक्रोडिस्प्लेसमेंट (उदाहरण के लिए, विरूपण के दौरान) के दौरान घर्षण प्रकट होता है प्रयास में वृद्धि के साथ, घर्षण बल में वृद्धि भी शुरू हो जाएगी।
4. कताई घर्षण (बल का क्षण है जो संपर्क निकायों के बीच दूसरे के संबंध में उनमें से एक के घूर्णन की शर्तों के तहत होता है और घूर्णन के खिलाफ निर्देशित होता है)। यह सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: $M=pN$, जहां $N$ सामान्य दबाव है, $p$ कताई घर्षण गुणांक है, जिसकी लंबाई का आयाम है।

यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था कि घर्षण बल सतह क्षेत्र से स्वतंत्र है जिसके साथ शरीर संपर्क में हैं, और सामान्य दबाव बल के आनुपातिक है जिसके साथ एक शरीर दूसरे पर कार्य करेगा।

परिभाषा 2

निरंतर मान घर्षण के गुणांक का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि रगड़ सतहों की प्रकृति और स्थिति पर निर्भर करता है।

कुछ स्थितियों में, घर्षण उपयोगी होता है। मानव चलने की असंभवता (घर्षण की अनुपस्थिति में) और वाहनों की आवाजाही के उदाहरण दिए जा सकते हैं। साथ ही, घर्षण का हानिकारक प्रभाव भी हो सकता है। तो, यह तंत्र के संपर्क भागों के पहनने, वाहनों के लिए अतिरिक्त ईंधन की खपत को भड़काता है। विभिन्न स्नेहक (वायु या तरल कुशन) इसका मुकाबला करने के साधन के रूप में कार्य करते हैं। एक और प्रभावी तरीका रोलिंग द्वारा स्लाइडिंग को बदलना है।

घर्षण बल के निर्धारण के लिए मूल गणना सूत्र

स्लाइडिंग घर्षण बल के लिए गणना सूत्र इस तरह दिखेगा:

• $m$-आनुपातिकता गुणांक (स्लाइडिंग घर्षण),
• $P$ ऊर्ध्वाधर (सामान्य) दबाव बल है।

स्लाइडिंग घर्षण बल गति को नियंत्रित करने वाले बलों में से एक है, और इसका सूत्र समर्थन के प्रतिक्रिया बल का उपयोग करके लिखा जाता है। न्यूटन के तीसरे नियम के संचालन के आधार पर, सामान्य दबाव की ताकतों के साथ-साथ समर्थन की प्रतिक्रिया परिमाण में बराबर और दिशा में विपरीत होती है:

घर्षण बल का निर्धारण करने से पहले, जिसका सूत्र इस प्रकार लिखा जाएगा: $F=mN$, प्रतिक्रिया बल निर्धारित किया जाता है।

टिप्पणी 2

स्लाइडिंग प्रक्रिया के दौरान ड्रैग गुणांक को सतहों को रगड़ने के लिए प्रयोगात्मक रूप से पेश किया जाता है, जबकि यह सामग्री और प्रसंस्करण की गुणवत्ता पर निर्भर करेगा।

स्थैतिक घर्षण का अधिकतम बल फिसलने वाले घर्षण बल के समान ही निर्धारित होता है। ड्राइविंग प्रतिरोध की ताकत निर्धारित करने की समस्याओं को हल करने के लिए यह महत्वपूर्ण है। एक उदाहरण दिया जा सकता है जब एक किताब को हाथ से दबाया जाता है। अत: पुस्तक और हाथ के बीच शेष प्रतिरोध बल के प्रभाव में इस पुस्तक को खिसकाने का कार्य किया जाएगा। इस मामले में, प्रतिरोध की मात्रा पुस्तक पर लंबवत दबाव के बल के संकेतक पर निर्भर करेगी।

तथ्य यह है कि घर्षण बल संबंधित गति के वर्ग के लिए आनुपातिक है, दिलचस्प होगा, और इसका सूत्र अंतःक्रियात्मक निकायों की गति की गति के आधार पर बदलना शुरू हो जाएगा। इस बल को तरल में चिपचिपा प्रतिरोध के बल के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

गति की गति के आधार पर, प्रतिरोध बल गति की गति, गतिमान पिंड के आकार या द्रव की चिपचिपाहट का निर्धारण करेगा। एक ही शरीर के तेल और पानी में गति के साथ-साथ विभिन्न परिमाण का प्रतिरोध होता है। कम गति के लिए यह इस तरह दिखता है:

• $k$ - शरीर के रैखिक आयामों और माध्यम के गुणों के आधार पर आनुपातिकता का गुणांक,
• $v$ शरीर की गति है।