घर्षण बलों को संपर्क में आने वाले पिंडों के बीच स्पर्शरेखीय अंतःक्रिया कहा जाता है, जो उनके सापेक्ष गति से उत्पन्न होती है। घर्षण गुणांक μ एक आयामहीन मात्रा है।

रोलिंग घर्षण तब प्रकट होता है जब शरीर समर्थन पर लुढ़कता है, और यह स्लाइडिंग घर्षण से बहुत कम होता है। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि घर्षण बल एक दूसरे पर निकायों के दबाव बल (समर्थन की प्रतिक्रिया बल), रगड़ सतहों की सामग्री और सापेक्ष गति की गति पर निर्भर करता है।

घर्षण को उसके क्षेत्रफल के आधार पर वर्गीकृत करना भी संभव है। और सामान्य प्रतिक्रिया बल जितना अधिक होगा, घर्षण बल भी उतना ही अधिक होगा। यह बिल्कुल दिखाता है कि फिसलने वाले घर्षण का बल सामान्य प्रतिक्रिया के बल (या, कोई कह सकता है, शरीर के वजन पर) पर निर्भर करता है, यह किस अनुपात में है।

घर्षण गुणांक, सूत्र

इसलिए, उदाहरण के लिए, लकड़ी की वस्तुएं 0.2 से 0.5 (लकड़ी की सतहों के प्रकार के आधार पर) के गुणांक के साथ एक दूसरे के खिलाफ रगड़ती हैं। सामान्य समर्थन प्रतिक्रिया की ताकत शरीर के वजन पर निर्भर करती है। यह मापांक में इसके बराबर है, लेकिन दिशा में विपरीत है।

देखें अन्य शब्दकोशों में "स्लाइडिंग घर्षण बल" क्या है:

घर्षण का गुणांक, एक सामग्री को दूसरे की सतह पर सरकाने या स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक बल की एक मात्रात्मक विशेषता। शुष्क घर्षण बल वे बल हैं जो तब उत्पन्न होते हैं जब दो ठोस पिंड उनके बीच तरल या गैसीय परत की अनुपस्थिति में संपर्क में आते हैं। स्थैतिक घर्षण बल एक निश्चित अधिकतम मान (Ftr)max से अधिक नहीं हो सकता।

आमतौर पर घर्षण का गुणांक इकाई से कम होता है। जब कोई ठोस वस्तु किसी तरल या गैस में गति करती है तो एक चिपचिपा घर्षण बल उत्पन्न होता है। जब कोई वस्तु लुढ़कती है तो घर्षण बल भी उत्पन्न होते हैं। हालाँकि, रोलिंग घर्षण बल आमतौर पर काफी छोटे होते हैं। साधारण समस्याओं को हल करते समय इन ताकतों की उपेक्षा की जाती है।

गाइडों के आकार का लेखा-जोखा। घर्षण का कम गुणांक

घर्षण बल के अस्तित्व को पिंडों की सतहों पर अनियमितताओं की परस्पर क्रिया द्वारा समझाया गया है। यह हमेशा मौजूद रहता है, क्योंकि बिल्कुल चिकने शरीर मौजूद नहीं होते हैं। स्थैतिक घर्षण बल वह न्यूनतम बल है जिसे शरीर को हिलना शुरू करने के लिए लगाया जाना चाहिए।

समर्थन प्रतिक्रिया बल गति की रेखा के लंबवत निर्देशित होता है, और शरीर का वजन क्षितिज के लंबवत निर्देशित होता है। यदि पिंडों के बीच कोई तरल या गैसीय परत (स्नेहन) न हो तो ऐसे घर्षण को शुष्क कहा जाता है। अन्यथा, घर्षण को "तरल" कहा जाता है।

हालाँकि, अक्सर यह निर्भरता कमजोर रूप से व्यक्त की जाती है, और यदि अधिक माप सटीकता की आवश्यकता नहीं है, तो "k" को स्थिर माना जा सकता है। सीमा, जब संपर्क क्षेत्र में विभिन्न प्रकृति (ऑक्साइड फिल्म, तरल, आदि) की परतें और क्षेत्र हो सकते हैं - फिसलने वाले घर्षण में सबसे आम मामला।

कर्षण बल सूत्र

बाद के मामले में, निकायों के बीच की बातचीत को घर्षण बल कहा जाता है। वास्तविक आंदोलनों में हमेशा अधिक या कम परिमाण के घर्षण बल उत्पन्न होते हैं। जब कोई बाहरी बल गति के दौरान उत्पन्न होने वाले घर्षण बल को संतुलित करता है तो शरीर समान रूप से और सीधी रेखा में चलता है।

घर्षण शब्द में तीन प्रकार के नामवाचक अर्थों का संयोजन कौतूहलपूर्ण है। यांत्रिकी शब्द घर्षण का उपयोग सामाजिक संबंधों को चित्रित करने के लिए किया गया है। सादा बियरिंग - एक तंत्र या मशीन (मशीन देखें) का एक समर्थन या गाइड, जिसमें संभोग सतहों के फिसलने पर घर्षण होता है।

गाइडों का आकार ट्रांसलेशनल जोड़ी में घर्षण बल को भी प्रभावित करता है। जैसा कि देखा जा सकता है, इस मामले में, काफी हद तक, गाइड के विमानों के बीच के कोण को बदलकर घर्षण बल के परिमाण को प्रभावित करना संभव है (यहां, β पच्चर का आधा कोण है)।

प्राकृतिक विज्ञान और गणित में प्रश्नों के उत्तर

जब छोटे (शून्य के करीब) कोणों का उपयोग किया जाता है, तो घर्षण बल बहुत बड़े मूल्यों तक बढ़ जाता है (जैसे पच्चर कोण शून्य की ओर जाता है, घर्षण बल अनंत की ओर जाता है)। बल का मात्रक N (न्यूटन) है। कर्षण बल का स्रोत बाहरी प्रभाव हैं। कार के मामले में, यह सड़क की सतह पर पहियों का घर्षण बल है, जहाज के मामले में, प्रोपेलर द्वारा फेंके गए पानी के जेट का बल है।

"कर्षण बल" विषय पर समस्याओं को हल करने के उदाहरण

इस बल का परिमाण कमजोर रूप से वेग के परिमाण पर निर्भर करता है, इसलिए, समस्याओं को हल करते समय, इसे परिमाण में स्थिर माना जाता है। समाधान। तीन बल बार पर कार्य करते हैं: गुरुत्वाकर्षण एमजी, समर्थन प्रतिक्रिया एन और घर्षण बल एफएफआर (चित्र। अंतिम संबंध अभ्यास में घर्षण के गुणांक के मूल्य को निर्धारित करने की अनुमति देता है।

हमने कोण α पर प्रणोद बल की कार्यात्मक निर्भरता पाई है। जाहिर है, F सबसे छोटा होगा उच्चतम मूल्यहर समस्या 98-15. पिंड A को एक गैर-चिकनी प्लेट BC पर रखा गया है, जिसे काज B के चारों ओर घुमाया जा सकता है। पिंड A और प्लेट BC के बीच घर्षण का गुणांक ज्ञात है।

एक बदली जाने योग्य प्लेट 6 को बोर्ड 4 के अवकाश में डाला गया है (आकृति में छायांकित)। हम अपनी चर्चाओं में बार-बार किसी न किसी पक्ष से घर्षण बलों का सामना करते आए हैं (यहां >>>, यहां >>> और यहां >>> देखें।) आइए घर्षण बलों से संबंधित कुछ और "भूलें" पर विचार करें। गुणांक μ रगड़ने वाले पिंडों की सामग्री और संपर्क सतहों की स्थिति पर निर्भर करता है।

जैसा कि ज्ञात है, घर्षण बल संपर्क में आने वाले पिंडों की सतह पर कार्य करता है और पिंड की सापेक्ष गति (स्थैतिक घर्षण के मामले में संभावित गति) के विपरीत दिशा में निर्देशित होता है। इसके अलावा, घर्षण का गुणांक गति पर निर्भर करता है। फिसलन की शुरुआत के समय स्थैतिक घर्षण का बल। रोलिंग घर्षण बल रोलिंग वस्तु की त्रिज्या पर निर्भर करता है। घर्षण बल के संबंध में, यह पहले से ही ज्ञात है कि यह एक झुके हुए विमान के साथ निर्देशित होता है।

और शरीर पर दिशा में कार्य करता है उल्टी दिशाफिसलना।

तंत्रों में फिसलने वाले घर्षण के नकारात्मक परिणाम न केवल दक्षता में कमी हैं, बल्कि तंत्रों का घिसाव भी है।

1. सामान्य प्रावधान

फिसलन घर्षण का मुख्य कारण यह है कि संपर्क में आने वाले पिंडों की सतह खुरदरी होती है; परिणामस्वरूप, जब एक पिंड को दूसरे की सतह पर ले जाया जाता है, तो इन सतहों की सूक्ष्म अनियमितताओं के प्रतिरोध को दूर करने के लिए एक बल की आवश्यकता होती है। सतह की खुरदरापन के अलावा, घर्षण घटनाएं दो निकायों के बीच अंतर-आणविक संपर्क की ताकतों से भी प्रभावित होती हैं।

कहा पे - आयामहीन मात्रा, जिसे स्थैतिक घर्षण गुणांक या घर्षण का स्थैतिक गुणांक कहा जाता है।

गति के दौरान घर्षण बल स्थैतिक घर्षण बल से कम होता है और गति के घर्षण का गुणांक (घर्षण का गतिशील गुणांक) घर्षण के स्थैतिक गुणांक से कम होता है:

2. घर्षण कोण

अक्सर, इंजीनियरिंग गणना के दौरान, स्थैतिक और गतिशील घर्षण गुणांक के बीच कोई अंतर नहीं किया जाता है और उनके मान कोण के स्पर्शरेखा की तालिकाओं से संबंधित सामग्रियों के लिए निर्धारित किए जाते हैं। φ 0, प्रतिक्रिया से बनता है आरसामान्य के साथ खुरदुरी सतह एनसतह पर क्योंकि μ = tan φ.

कोना φ 0 बुलाया घर्षण कोण.

3. घर्षण शंकु

किसी खुरदरी सतह पर परम संतुलन की स्थिति में किसी पिंड पर विचार करें। दिए गए बलों की कार्रवाई के आधार पर, सीमित प्रतिक्रिया की दिशा एफ0बदल सकता है। सभी संभावित प्रतिक्रिया दिशाओं का स्थान एफ0सीमा स्थितियों में एक शंक्वाकार सतह बनती है - घर्षण शंकु.हम शरीर पर कार्य करने वाली सभी सक्रिय शक्तियों को एक परिणामी में लाते हैं आर,जो एक कोण बनाता है α सतह पर सामान्य के साथ। ऐसा बल दोहरी क्रिया करता है - इसका सामान्य घटक सतह की प्रतिक्रिया निर्धारित करता है एनऔर, परिणामस्वरूप, घर्षण का सीमित बल, बल का स्पर्शरेखीय घटक आरइस शक्ति पर काबू पाने की कोशिश कर रहा हूँ। बढ़ती ताकत के साथ आरदोनों घटक आनुपातिक रूप से बढ़ेंगे। इसलिए शरीर की आराम या गति की स्थिति बल के मापांक पर निर्भर नहीं करती है आरऔर यह केवल इसके अनुप्रयोग के कोण से निर्धारित होता है α.

जब शरीर संतुलन में होता है, और शरीर चलना शुरू करने के लिए, यह आवश्यक और पर्याप्त है कि सक्रिय बलों का परिणाम आरघर्षण शंकु के बाहर था.

यह सभी देखें

टिप्पणियाँ

1. डीएसटीयू 2823-94 घर्षण, घर्षण और स्नेहक उत्पादों का प्रतिरोध। शब्द और परिभाषाएं।

सूत्रों का कहना है

• सिवुखिन डी.वी.भौतिकी का सामान्य पाठ्यक्रम - एम.: नौका, 1979. - टी. आई. मैकेनिक्स। - एस. 101-102. - 520 एस.
• किंड्राचुक एम.वी., लैबुनेट्स वी.एफ., पशेचको एम.आई., कोरबुट ई.वी.ट्राइबोलॉजी: पाठ्यपुस्तक / सोमवार। - कीव: एनएयू-प्रिंट, 2009. - 392 पी। आईएसबीएन 978-966-598-609-6
• तंत्र और मशीनों का सिद्धांत / ए.एस. कोरेन्याको; ईडी। एम. के. अफानसीव। - के.: विशाचा स्कूल। मुख्य प्रकाशन गृह, 1987. - 206 पी।

घर्षण बल वह मात्रा है जिसके साथ दो सतहें चलते समय परस्पर क्रिया करती हैं। यह निकायों की विशेषताओं, गति की दिशा पर निर्भर करता है। घर्षण के कारण पिंड की गति कम हो जाती है और जल्द ही रुक जाती है।

घर्षण बल एक निर्देशित मात्रा है, जो समर्थन और वस्तु के क्षेत्र से स्वतंत्र है, क्योंकि गति और क्षेत्र में वृद्धि के साथ, समर्थन की प्रतिक्रिया बल बढ़ जाती है। यह मान घर्षण बल की गणना में शामिल है। परिणामस्वरूप, Ftr = N * m। यहां N समर्थन प्रतिक्रिया है और m एक कारक है जो एक स्थिरांक है जब तक कि बहुत सटीक गणना की आवश्यकता न हो। इस सूत्र का उपयोग करके, आप स्लाइडिंग घर्षण बल की गणना कर सकते हैं, जिसे आंदोलन से संबंधित समस्याओं को हल करते समय निश्चित रूप से ध्यान में रखा जाना चाहिए। यदि शरीर सतह पर घूमता है, तो रोलिंग बल को सूत्र में शामिल किया जाना चाहिए। तब घर्षण को सूत्र Froll = f*N/r द्वारा पाया जा सकता है। सूत्र के अनुसार, जब कोई पिंड घूमता है, तो उसकी त्रिज्या मायने रखती है। एफ का मान एक गुणांक है जिसे पाया जा सकता है, यह जानकर कि शरीर और सतह किस सामग्री से बने हैं। यह वह गुणांक है जो तालिका में है।

घर्षण की तीन शक्तियाँ हैं:

• आराम;
• फिसलना;
• घूमना.

विश्राम का घर्षण किसी वस्तु को गति नहीं करने देता, जिसकी गति पर कोई बल नहीं लगाया जाता। तदनुसार, लकड़ी की सतह पर ठोंकी गई कीलें बाहर नहीं गिरतीं। सबसे दिलचस्प बात यह है कि एक व्यक्ति आराम के घर्षण के कारण चलता है, जो गति की दिशा में निर्देशित होता है, यह नियम का अपवाद है। आदर्श रूप से, जब दो बिल्कुल चिकनी सतहें परस्पर क्रिया करती हैं, तो कोई घर्षण बल नहीं होना चाहिए। वास्तव में, सतहों के प्रतिरोध के बिना किसी वस्तु का विराम अवस्था में या गति में होना असंभव है।

गति के दौरान द्रव में चिपचिपा प्रतिरोध उत्पन्न होता है। हवा के विपरीत, तरल में कोई पिंड आराम की स्थिति में नहीं हो सकता। यह पानी के प्रभाव में गति करना शुरू कर देता है, तदनुसार, तरल में कोई स्थैतिक घर्षण नहीं होता है। पानी में गति के दौरान, शरीर के चारों ओर प्रवाह की विभिन्न गति के कारण गति का प्रतिरोध उत्पन्न होता है। तरल पदार्थ में चलते समय प्रतिरोध को कम करने के लिए, शरीर को एक सुव्यवस्थित आकार दिया जाता है। प्रकृति में, पानी में प्रतिरोध को दूर करने के लिए, मछली के शरीर में एक स्नेहक होता है जो आंदोलन के दौरान घर्षण को कम करता है। याद रखें, जब एक शरीर तरल पदार्थ में चलता है, अलग अर्थप्रतिरोध।

हवा में वस्तुओं की गति के प्रतिरोध को कम करने के लिए, पिंडों को एक सुव्यवस्थित आकार दिया जाता है। इसीलिए विमान चिकने स्टील से बने होते हैं जिनका शरीर गोल होता है, जो सामने से संकुचित होता है।

किसी तरल पदार्थ में घर्षण उसके तापमान से प्रभावित होता है। ठंढ के दौरान कार को सामान्य रूप से चलाने के लिए, इसे पहले गर्म किया जाना चाहिए। परिणामस्वरूप, तेल की चिपचिपाहट कम हो जाती है, जिससे प्रतिरोध कम हो जाता है और भागों पर घिसाव कम हो जाता है। किसी तरल पदार्थ में गति के दौरान, अशांत प्रवाह की घटना के कारण प्रतिरोध बढ़ सकता है। इस मामले में, आंदोलन की दिशा अराजक हो जाती है। तब सूत्र यह रूप लेता है: F=v2*k. यहां v वेग है, और k शरीर और तरल पदार्थ के गुणों के आधार पर एक गुणांक है।

पिंडों के भौतिक गुणों और किसी वस्तु पर कार्य करने वाले संबंधित बलों को जानकर, आप आसानी से घर्षण बल की गणना कर सकते हैं।

एक पिंड को दूसरे पिंड की सतह पर ले जाने का प्रयास करते समय उत्पन्न होने वाले प्रतिरोध को कहा जाता है सर्पी घर्षण. घर्षण की घटना मुख्यतः संपर्क पिंडों के खुरदरेपन के कारण होती है। घर्षण को प्रभावित करने वाले सभी कारकों का अध्ययन एक बहुत ही जटिल भौतिक और यांत्रिक समस्या है, जिस पर विचार करना सैद्धांतिक यांत्रिकी के पाठ्यक्रम के दायरे से परे है।

7.1. फिसलने वाले घर्षण के नियम

इंजीनियरिंग गणना में, वे आम तौर पर अनुभवजन्य रूप से स्थापित पैटर्न से आगे बढ़ते हैं जिन्हें स्लाइडिंग घर्षण के नियम कहा जाता है।
पिंडों के संपर्क तल में एक पिंड को दूसरे पिंड की सतह पर ले जाने का प्रयास करते समय, घर्षण बल, जो शून्य से लेकर कोई भी मान ले सकता है परम घर्षण बल .
सीमित घर्षण बल संख्यात्मक रूप से उत्पाद के बराबर है घर्षण का स्थैतिक गुणांकसामान्य दबाव या सामान्य प्रतिक्रिया के लिए।
काफी विस्तृत सीमा में घर्षण के सीमित बल का मान सतहों के घर्षण के दौरान संपर्क के क्षेत्र पर निर्भर नहीं करता है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि घर्षण बल का मूल्य केवल तभी बराबर होगा जब शरीर पर कार्य करने वाला कतरनी बल ऐसे मूल्य तक पहुंच जाता है कि, थोड़ी सी वृद्धि के साथ, शरीर हिलना (फिसलना) शुरू कर देता है। घर्षण बल होने पर जो संतुलन होता है, उसे हम कहेंगे संतुलन सीमित करें.

7.2. खुरदुरी सतह प्रतिक्रिया. घर्षण कोण. घर्षण शंकु

क्षैतिज खुरदरे तल पर पड़े एक वजनदार पिंड पर विचार करें। मान लीजिए कि शरीर पर एक क्षैतिज बल लगाया गया है, जिसके प्रभाव में शरीर आराम की स्थिति में है। इस मामले में, बल को किसी अन्य बल द्वारा संतुलित किया जाना चाहिए, जो परिमाण में बराबर हो और निर्देशित हो विपरीत दिशा- फिसलने वाला घर्षण बल (चित्र 7.1)।

चावल। 7.1

नतीजतन, किसी खुरदरी सतह की कुल प्रतिक्रिया दो घटकों से बनी होती है: सामान्य प्रतिक्रिया और उस पर लंबवत घर्षण बल। जैसे-जैसे घर्षण बल शून्य से बढ़ता है, खुरदरी सतह की कुल प्रतिक्रिया बदल जाएगी और कोण शून्य से बदल जाएगा। किसी खुरदरी सतह की कुल प्रतिक्रिया अभिलंब के साथ जो सबसे बड़ा कोण बनाती है, उसे कहा जाता है घर्षण कोण(चित्र 7.2ए)।
यदि किसी खुरदरी सतह की कुल प्रतिक्रिया के वेक्टर को अभिलंब के चारों ओर घुमाया जाए, तो यह एक शंकु की सतह का वर्णन करेगा (चित्र 7.2 बी), जिसे कहा जाता है घर्षण शंकु. घर्षण शंकु का निर्माण करके, शरीर के संतुलन को निर्धारित करना संभव है। खुरदरी सतह पर पड़े किसी पिंड के संतुलन के लिए, यह आवश्यक और पर्याप्त है कि पिंड पर लगने वाला बल घर्षण शंकु के अंदर (या शंकु के शीर्ष से होकर इसके जेनरेट्रिक्स के साथ) गुजरे।.

चावल। 7.2

यदि खुरदरी सतह पर पड़े किसी पिंड पर बल लगाया जाता है, जो सामान्य के साथ α कोण बनाता है (चित्र 7.3), तो पिंड केवल तभी हिलेगा जब अपरूपण बल अधिक होगा सीमा मूल्यटकराव।

चावल। 7.3

चूँकि और , तब . बदलाव की स्थिति असमानता है या, क्योंकि , वह । इस तरह, अभिलंब के साथ कोण बनाने वाला कोई बल नहीं , शरीर को हिलाने में असमर्थ. यह स्थिति इंजीनियरिंग अभ्यास में निकायों के जाम होने और स्वयं-ब्रेकिंग की प्रसिद्ध घटना की व्याख्या करती है।

7.3. घर्षण की उपस्थिति में निकायों की संतुलन स्थितियों के अध्ययन के लिए दिशानिर्देश

घर्षण को ध्यान में रखते हुए निकायों के संतुलन का अध्ययन, संतुलन की सीमा स्थितियों पर विचार करने के लिए कम कर दिया गया है।
1. हम शरीर (निकायों की प्रणाली) का चयन करते हैं, जिसके संतुलन पर विचार किया जाना चाहिए।
2. एक कठोर पिंड (पिंडों की प्रणाली) पर कार्य करने वाले सभी सक्रिय बलों को व्यवस्थित करें।
3. हम समन्वय प्रणाली का प्रतिनिधित्व करते हैं।
4. हम शरीर को बंधनों से मुक्त करते हैं, उनकी क्रिया को प्रतिक्रिया बलों से प्रतिस्थापित करते हैं। किसी खुरदरी सतह की प्रतिक्रिया को सामान्य प्रतिक्रिया और घर्षण बल के रूप में दर्शाया जाता है।
5. हम चयनित निकाय (निकायों की प्रणाली) के लिए संतुलन समीकरण बनाते हैं।
6. समीकरणों की परिणामी प्रणाली को हल करके, हम वांछित मान निर्धारित करते हैं।

उदाहरण. सजातीय सीढ़ी अबवजन आरइसका निचला सिरा क्षैतिज खुरदरे फर्श पर और ऊपरी सिरा खुरदरी खड़ी दीवार पर टिका होता है। फर्श और दीवार पर सीढ़ियों के घर्षण का गुणांक समान और समान है। लिंग प्रतिक्रियाएँ निर्धारित करें नाऔर दीवारें नायब, साथ ही संतुलन स्थिति में दीवार और सीढ़ी के बीच सबसे बड़ा कोण α (चित्र 7.4)।

चावल। 7.4

समाधान. घर्षण बलों को ध्यान में रखते हुए निकायों के संतुलन का अध्ययन, संतुलन की सीमित स्थिति पर विचार करने के लिए कम कर दिया गया है।
तो, सीढ़ी के संतुलन का अध्ययन करते समय अब, एक गैर-चिकने फर्श और दीवार पर आराम करते हुए, झुकाव के कोण α को सीमित माना जाना चाहिए, इसके बढ़ने से सीढ़ियों का संतुलन गड़बड़ा जाएगा।
आइए आरेख पर सीढ़ी पर कार्य करने वाले बलों को दिखाएं और बलों के संतुलन के लिए समीकरण बनाएं (चित्र 7.4):

कहाँ
समीकरण (1) से:
समीकरण (2) से:

समीकरण (3) से:

उत्तर: सीढ़ी के संतुलन में रहने के लिए यह आवश्यक है कि दीवार पर झुकाव का कोण कोण से अधिक न हो .

7.4. रोलिंग घर्षण की उपस्थिति में एक कठोर शरीर का संतुलन

यदि विचाराधीन पिंड का आकार स्केटिंग रिंक जैसा है और, लागू सक्रिय बलों की कार्रवाई के तहत, दूसरे पिंड की सतह पर लुढ़क सकता है, तो इन पिंडों की सतहों के विरूपण के कारण, बिंदु पर प्रतिक्रिया बल उत्पन्न हो सकते हैं संपर्क का जो न केवल फिसलने से रोकता है, बल्कि लुढ़कने से भी रोकता है। ऐसे रोलर्स के उदाहरण विभिन्न पहिए हैं, जैसे, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव, वैगन, मोटर वाहन, बॉल और रोलर्स पर। रोलर बीयरिंगऔर इसी तरह।
मान लीजिए कि एक बेलनाकार रोलर सक्रिय बलों की क्रिया के तहत क्षैतिज तल पर है। विरूपण के कारण विमान के साथ रोलर का संपर्क वास्तव में एक जेनरेटर के साथ नहीं होता है, जैसा कि बिल्कुल कठोर निकायों के मामले में होता है, बल्कि एक निश्चित क्षेत्र के साथ होता है। यदि सक्रिय बलों को रिंक के औसत खंड के संबंध में सममित रूप से लागू किया जाता है, यानी, वे इसके पूरे जनरेटर के साथ समान विकृतियों का कारण बनते हैं, तो रिंक के केवल एक औसत खंड का अध्ययन किया जा सकता है। इस मामले पर नीचे चर्चा की गई है।
स्केटिंग रिंक और जिस तल पर यह टिकी हुई है, उसके बीच घर्षण बल उत्पन्न होते हैं यदि रिंक की धुरी पर एक बल लगाया जाता है (चित्र 7.5), जो इसे समतल के अनुदिश गतिमान करता है।

चावल। 7.5

उस स्थिति पर विचार करें जब बल क्षैतिज तल के समानांतर हो। अनुभव से यह ज्ञात है कि जब बल का मापांक शून्य से एक निश्चित सीमा मान तक बदलता है, तो रोलर आराम पर रहता है, अर्थात। रोलर पर कार्य करने वाली शक्तियाँ संतुलित होती हैं। सक्रिय बलों (वजन और बल) के अलावा, विमान की प्रतिक्रिया रिंक पर लागू होती है, जिसके संतुलन पर विचार किया जा रहा है। तीन गैर-समानांतर बलों के संतुलन की स्थिति से यह निष्कर्ष निकलता है कि विमान की प्रतिक्रिया रिंक के केंद्र से होकर गुजरनी चाहिए के बारे में, चूँकि इस बिंदु पर दो अन्य बल लागू होते हैं।
इसलिए, प्रतिक्रिया का अनुप्रयोग बिंदु साथपहिया के केंद्र से गुजरने वाले ऊर्ध्वाधर से कुछ दूरी δ द्वारा विस्थापित होना चाहिए, अन्यथा प्रतिक्रिया में संतुलन की स्थिति को पूरा करने के लिए आवश्यक क्षैतिज घटक नहीं होगा। हम समतल की प्रतिक्रिया को दो घटकों में विघटित करते हैं: सामान्य घटक और स्पर्शरेखीय प्रतिक्रिया, जो घर्षण बल है (चित्र 7.6)।

चावल। 7.6

रिंक के संतुलन की सीमा स्थिति में, दो परस्पर संतुलित जोड़े उस पर लागू होंगे: एक पल के साथ बलों की एक जोड़ी (जहां आर- रोलर की त्रिज्या) और बलों की दूसरी जोड़ी जो रोलर को संतुलन में रखती है।
एक जोड़े का क्षण बुलाया गया रोलिंग घर्षण क्षण, सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

(1) से यह निष्कर्ष निकलता है कि शुद्ध रोलिंग (बिना फिसलन) के लिए यह आवश्यक है कि रोलिंग घर्षण बल अधिकतम फिसलन घर्षण बल से कम था:

कहाँ एफ- फिसलने वाले घर्षण का गुणांक।
इस प्रकार, शुद्ध रोलिंग (बिना स्लिप के) होगी यदि।
रोलिंग घर्षण रोलर और विमान के विरूपण के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप रोलर और विमान के बीच संपर्क एक निश्चित सतह के साथ होता है, जो संभावित आंदोलन की दिशा में रोलर के निचले बिंदु से विस्थापित होता है।
यदि बल को क्षैतिज रूप से निर्देशित नहीं किया जाता है, तो इसे क्षैतिज और लंबवत रूप से निर्देशित दो घटकों में विघटित किया जाना चाहिए। ऊर्ध्वाधर घटक को बल में जोड़ा जाना चाहिए, और हम फिर से चित्र में दिखाए गए बलों की कार्रवाई की योजना पर आते हैं। 7.6.
रोलिंग को रोकने वाली ताकतों की एक जोड़ी के सबसे बड़े क्षण के लिए निम्नलिखित अनुमानित कानून स्थापित किए गए हैं:
1. बलों की एक जोड़ी का सबसे बड़ा क्षण जो रोलिंग को रोकता है वह काफी व्यापक सीमा में रोलर की त्रिज्या पर निर्भर नहीं करता है।
1. सीमा मूल्यक्षण सामान्य दबाव के समानुपाती होता है और सामान्य प्रतिक्रिया के बराबर होता है: .
आनुपातिकता का गुणांक δ कहलाता है रोलिंग घर्षण गुणांकआराम पर या दूसरे प्रकार का घर्षण गुणांक. गुणांक δ की लंबाई का आयाम है।
3. रोलिंग घर्षण का गुणांक δ रिंक की सामग्री, विमान और उनकी सतहों की भौतिक स्थिति पर निर्भर करता है। पहले सन्निकटन में रोलिंग के दौरान घर्षण के गुणांक को रोलर के कोणीय वेग और विमान पर इसकी स्लाइडिंग गति से स्वतंत्र माना जा सकता है। स्टील रेल के साथ घूमने वाले वैगन व्हील के मामले में, रोलिंग घर्षण गुणांक δ=0.5 मिमी है।
रोलिंग घर्षण के नियम, साथ ही स्लाइडिंग घर्षण के नियम, बहुत बड़े पैमाने पर मान्य नहीं हैं सामान्य दबावऔर बहुत आसानी से विकृत रोलर और समतल सामग्री नहीं।
ये कानून रिंक और विमान की विकृतियों पर विचार नहीं करना संभव बनाते हैं, उन्हें एक बिंदु पर स्पर्श करने वाले बिल्कुल कठोर शरीर मानते हैं। संपर्क के इस बिंदु पर, सामान्य प्रतिक्रिया और घर्षण बल के अलावा, लुढ़कने से रोकने के लिए कुछ बल भी लगाए जाने चाहिए।
रोलर फिसले नहीं, इसके लिए निम्नलिखित शर्तों को पूरा करना होगा:

रोलर न लुढ़के, इसके लिए शर्त पूरी होनी चाहिए

भौतिकी में घर्षण का गुणांक क्या है और इसका संबंध किससे है? इस मान की गणना कैसे की जाती है? घर्षण गुणांक का संख्यात्मक मान क्या है? हम इन और कुछ अन्य सवालों के जवाब देंगे जो लेख के दौरान मुख्य विषय से संबंधित हैं। बेशक, हम विश्लेषण करेंगे ठोस उदाहरण, जहां हमारा सामना एक ऐसी घटना से होता है जिसमें घर्षण का गुणांक प्रकट होता है।

घर्षण क्या है?

घर्षण भौतिक निकायों के बीच होने वाली अंतःक्रियाओं के प्रकारों में से एक है। जब दो पिंड एक या दूसरे सतह क्षेत्र के संपर्क में आते हैं तो उनके बीच घर्षण की प्रक्रिया होती है। कई अन्य प्रकार की अंतःक्रियाओं की तरह, घर्षण केवल न्यूटन के तीसरे नियम को ध्यान में रखकर मौजूद होता है। यह व्यवहार में कैसे कार्यान्वित होता है? आइए दो बिल्कुल किसी भी शरीर लें। इसे दो मध्यम आकार की लकड़ी की पट्टियाँ होने दें।

आइए क्षेत्रों पर संपर्क बनाते हुए, उन्हें एक-दूसरे से आगे ले जाना शुरू करें। आप देखेंगे कि उन्हें एक-दूसरे के सापेक्ष हिलाना उन्हें हवा में हिलाने से कहीं अधिक कठिन हो जाएगा। यहीं पर घर्षण का गुणांक अपनी भूमिका निभाना शुरू करता है। में इस मामले मेंहम बिल्कुल शांति से कह सकते हैं कि घर्षण बल को न्यूटन के तीसरे नियम द्वारा वर्णित किया जा सकता है: यह, पहले शरीर पर लागू होता है, संख्यात्मक रूप से (मापांक में, जैसा कि वे भौतिकी में कहना चाहते हैं) वही घर्षण बल होगा जो दूसरे शरीर पर लागू होता है। लेकिन हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि न्यूटन के तीसरे नियम में एक माइनस है, जो कहता है कि बल, हालांकि वे पूर्ण मूल्य में समान हैं, अलग-अलग दिशाओं में निर्देशित होते हैं। इस प्रकार, घर्षण बल सदिश है।

घर्षण बल की प्रकृति

फिसलन घर्षण बल

पहले यह कहा गया था कि यदि कोई बाहरी बल संबंधित प्रणाली के लिए अनुमत एक निश्चित अधिकतम मान से अधिक हो जाता है, तो ऐसी प्रणाली में शामिल निकाय एक दूसरे के सापेक्ष गति करेंगे। एक शरीर चलेगा या दो, या अधिक - यह सब महत्वहीन है। यह महत्वपूर्ण है कि इस मामले में फिसलने वाला घर्षण बल मौजूद हो। अगर हम इसकी दिशा की बात करें तो यह उस दिशा में निर्देशित होती है जो फिसलने (या गति) की दिशा के विपरीत होती है। यह इस बात पर निर्भर करता है कि पिंडों की सापेक्ष गति क्या है। लेकिन ऐसा तब है जब आप सभी प्रकार की भौतिक बारीकियों में जाते हैं।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ज्यादातर मामलों में फिसलने वाले घर्षण के बल को दूसरे के सापेक्ष एक शरीर की गति से स्वतंत्र मानने की प्रथा है। इसका भी कोई लेना-देना नहीं है अधिकतम मूल्यस्थैतिक घर्षण बल. बड़ी राशिसमान व्यवहार मॉडल का उपयोग करके भौतिक समस्याओं को सटीक रूप से हल किया जाता है, जिससे समाधान प्रक्रिया को महत्वपूर्ण रूप से सुविधाजनक बनाना संभव हो जाता है।

फिसलन घर्षण का गुणांक क्या है?

यह और कुछ नहीं बल्कि आनुपातिकता का गुणांक है, जो उस सूत्र में मौजूद है जो किसी विशेष पिंड पर घर्षण बल लगाने की प्रक्रिया का वर्णन करता है। गुणांक एक आयामहीन मात्रा है। दूसरे शब्दों में, इसे विशेष रूप से संख्याओं में व्यक्त किया जाता है। इसे किलोग्राम, मीटर या किसी अन्य चीज़ में नहीं मापा जाता है। लगभग सभी मामलों में, घर्षण गुणांक संख्यात्मक रूप से एकता से कम है।

यह किस पर निर्भर करता है?

फिसलने वाले घर्षण का गुणांक दो कारकों पर निर्भर करता है: संपर्क में आने वाले पिंड किस सामग्री से बने होते हैं, और इस पर भी कि उनकी सतह का इलाज कैसे किया जाता है। इसे उभरा हुआ, चिकना किया जा सकता है और इस पर कोई विशेष पदार्थ लगाया जा सकता है, जो घर्षण को कम या बढ़ा देगा।

घर्षण बल किस प्रकार निर्देशित होता है?

यह उस तरफ निर्देशित होता है जो दो या दो से अधिक संपर्क निकायों की गति की दिशा के विपरीत होता है। दिशा वेक्टर को स्पर्शरेखा रेखा के साथ लागू किया जाता है।

यदि किसी ठोस और तरल पदार्थ के बीच संपर्क होता है

इस घटना में कि एक ठोस शरीर तरल (या गैस की कुछ मात्रा) से संपर्क करता है, हम तथाकथित चिपचिपा घर्षण बल के उद्भव के बारे में बात कर सकते हैं। निःसंदेह, संख्यात्मक दृष्टि से यह शुष्क घर्षण बल से बहुत कम होगा। परंतु इसकी दिशा (क्रिया का सदिश) वही रहती है। चिपचिपे घर्षण के मामले में, कोई आराम की बात नहीं कर सकता।

संगत बल शरीर की गति से संबंधित है। यदि गति छोटी है, तो बल गति के समानुपाती होगा। यदि अधिक है तो यह गति के वर्ग के समानुपाती होगा। आनुपातिकता का गुणांक उन पिंडों के आकार के साथ अटूट रूप से जुड़ा होगा जिनके बीच संपर्क है।

घर्षण बल की घटना के अन्य मामले

यह प्रक्रिया तब भी होती है जब कोई पिंड लुढ़क रहा होता है। लेकिन आम तौर पर समस्याओं में उनकी उपेक्षा की जाती है, क्योंकि रोलिंग घर्षण बल बहुत, बहुत छोटा होता है। यह, वास्तव में, अंतिम उत्तर की सटीकता की पर्याप्त डिग्री बनाए रखते हुए, संबंधित समस्याओं को हल करने की प्रक्रिया को सरल बनाता है।

आतंरिक मनमुटाव

इस प्रक्रिया को भौतिकी में वैकल्पिक शब्द "चिपचिपाहट" से भी कहा जाता है। वास्तव में, यह स्थानांतरण घटना की एक शाखा है। यह प्रक्रिया द्रव निकायों की विशेषता है। और हम न केवल तरल पदार्थों के बारे में बात कर रहे हैं, बल्कि गैसीय पदार्थों के बारे में भी बात कर रहे हैं। श्यानता का गुण किसी पदार्थ के एक भाग के दूसरे भाग के सापेक्ष स्थानांतरण को रोकना है। इस मामले में, कणों को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक कार्य तार्किक रूप से किया जाता है। लेकिन यह गर्मी के रूप में आसपास के स्थान में नष्ट हो जाता है।

चिपचिपा घर्षण के बल को निर्धारित करने वाला कानून आइजैक न्यूटन द्वारा प्रस्तावित किया गया था। यह 1687 में हुआ था. कानून पर अभी भी महान वैज्ञानिक का नाम अंकित है। लेकिन यह सब केवल सिद्धांत में था, और प्रयोगात्मक पुष्टि केवल 19 वीं शताब्दी की शुरुआत में प्राप्त हुई थी। इसी तरह के प्रयोग कूलम्ब, हेगन और पॉइज़ुइल द्वारा किए गए थे।

तो, चिपचिपा घर्षण का बल, जो तरल को प्रभावित करता है, परतों के सापेक्ष वेग के साथ-साथ क्षेत्र के समानुपाती होता है। साथ ही, यह उस दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है जिस पर परतें एक दूसरे के सापेक्ष स्थित होती हैं। आंतरिक घर्षण का गुणांक आनुपातिकता का गुणांक है, जो इस मामले में गैस या तरल पदार्थ के प्रकार से निर्धारित होता है।

एक अन्य गुणांक भी इसी तरह से निर्धारित किया जाएगा, जो दो धाराओं की सापेक्ष गति वाली स्थितियों में होता है। यह, क्रमशः, हाइड्रोलिक घर्षण का गुणांक है।