घर्षण के प्रकार : तुलना
Physics · Exam Specialघर्षण (Friction) – वह बल जो किसी वस्तु की गति का विरोध करता है, जब वह किसी
दूसरी सतह पर गति करती है या गति करने का प्रयास करती है।
घर्षण एक
संपर्क बल (Contact Force) है – यह तभी उत्पन्न होता है जब दो सतहें संपर्क में होती हैं।
घर्षण
सदैव गति की विपरीत दिशा में कार्य करता है।
घर्षण का
कारण – सतहों की असमानता (खुरदरापन) तथा अणुओं के बीच आकर्षण बल।
घर्षण के
तीन मुख्य प्रकार – स्थैतिक (Static), सरकन (Sliding) एवं लुढ़कन (Rolling)।
स्थैतिक घर्षण (Static Friction) – वह घर्षण बल जो किसी स्थिर वस्तु को गति
करने से रोकता है।
स्थैतिक
घर्षण तब कार्य करता है जब वस्तु स्थिर हो और उस पर बाहरी बल लग रहा हो।
स्थैतिक
घर्षण का मान परिवर्तनशील होता है – यह लगाए गए बल के बराबर बढ़ता है।
अधिकतम स्थैतिक घर्षण – वह अधिकतम बल जिसे वस्तु बिना गति किए सहन कर सकती
है।
सीमांत घर्षण (Limiting Friction) – अधिकतम स्थैतिक घर्षण को ही सीमांत घर्षण
कहते हैं।
स्थैतिक
घर्षण का गुणांक (μₛ) – स्थैतिक घर्षण बल और अभिलंब बल का अनुपात।
स्थैतिक
घर्षण बल का सूत्र – Fₛ = μₛ × N (जहाँ N = अभिलंब बल)।
स्थैतिक
घर्षण सभी प्रकार के घर्षणों में सबसे अधिक होता है।
स्थैतिक
घर्षण अधिकतम होता है, फिर सरकन घर्षण, फिर लुढ़कन घर्षण।
स्थैतिक
घर्षण के उदाहरण – ब्लॉक को धकेलना, किताब को मेज पर रखना, दीवार पर कील लगाना।
सरकन घर्षण (Sliding Friction / Kinetic Friction) – वह घर्षण बल जो किसी
वस्तु के सरकने पर कार्य करता है।
सरकन
घर्षण तब कार्य करता है जब वस्तु गतिशील हो और किसी सतह पर सरक रही हो।
सरकन
घर्षण का मान लगभग स्थिर रहता है (गति के दौरान)।
सरकन
घर्षण का गुणांक (μₖ) – सरकन घर्षण बल और अभिलंब बल का अनुपात।
सरकन
घर्षण बल का सूत्र – Fₖ = μₖ × N (जहाँ N = अभिलंब बल)।
सरकन
घर्षण स्थैतिक घर्षण से कम होता है – Fₛ > Fₖ।
सरकन
घर्षण लुढ़कन घर्षण से अधिक होता है – Fₖ > Fᵣ।
सरकन
घर्षण के उदाहरण – फर्श पर बॉक्स खिसकाना, ब्रेक लगाना, चाकू से काटना।
लुढ़कन घर्षण (Rolling Friction) – वह घर्षण बल जो किसी वस्तु के लुढ़कने पर
कार्य करता है।
लुढ़कन
घर्षण तब कार्य करता है जब वस्तु लुढ़कती है (पहियों की तरह)।
लुढ़कन
घर्षण सभी प्रकार के घर्षणों में सबसे कम होता है।
लुढ़कन
घर्षण का गुणांक (μᵣ) – लुढ़कन घर्षण बल और अभिलंब बल का अनुपात।
लुढ़कन
घर्षण बल का सूत्र – Fᵣ = μᵣ × N (जहाँ N = अभिलंब बल)।
लुढ़कन
घर्षण सरकन घर्षण से बहुत कम होता है – Fᵣ << Fₖ।
लुढ़कन
घर्षण के उदाहरण – पहिया चलना, गेंद लुढ़कना, साइकिल चलाना।
पहिया मानव का सबसे महत्वपूर्ण आविष्कार – क्योंकि यह लुढ़कन घर्षण द्वारा
सरकन घर्षण को बदल देता है।
घर्षण बलों की तुलना – स्थैतिक > सरकन > लुढ़कन – Fₛ
> Fₖ > Fᵣ।
घर्षण गुणांकों की तुलना – μₛ > μₖ > μᵣ – सबसे अधिक
μₛ, सबसे कम μᵣ।
स्थैतिक घर्षण – सबसे अधिक बल आवश्यक – वस्तु को गति आरंभ करने के लिए।
सरकन घर्षण – मध्यम बल आवश्यक – वस्तु को सरकने के लिए।
लुढ़कन घर्षण – सबसे कम बल आवश्यक – वस्तु को लुढ़कने के लिए।
घर्षण को प्रभावित करने वाले कारक – सतह की प्रकृति,
अभिलंब बल, संपर्क क्षेत्र, गति।
सतह की प्रकृति – खुरदरी सतह → अधिक घर्षण, चिकनी सतह → कम घर्षण।
अभिलंब बल (Normal Force) – अधिक भार → अधिक घर्षण।
संपर्क क्षेत्र – सरकन एवं स्थैतिक घर्षण के लिए संपर्क क्षेत्र का कोई
महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं।
गति – गति बढ़ने पर सरकन घर्षण थोड़ा बदलता है, परंतु सामान्यतः स्थिर माना
जाता है।
घर्षण के उपयोगी अनुप्रयोग – चलना, वाहन चलना, लिखना,
ब्रेक लगाना, माचिस जलाना।
स्थैतिक घर्षण – हमें चलने, खड़े होने, वस्तुओं को पकड़ने में सहायक।
सरकन घर्षण – ब्रेक लगाने, माचिस जलाने, घिसाई में सहायक।
लुढ़कन घर्षण – पहियों, गेंदों, बेयरिंग्स में – ऊर्जा बचाता है।
घर्षण के हानिकारक प्रभाव – मशीनों में घिसाई, ऊष्मा उत्पादन, ऊर्जा
हानि।
घर्षण कम करने के उपाय – स्नेहक (तेल/ग्रीस), बॉल बेयरिंग, चिकनी सतह,
धारारेखीय आकार।
स्नेहक (Lubricants) – तेल, ग्रीस, ग्रेफाइट – घर्षण कम करते हैं।
बॉल बेयरिंग – सरकन घर्षण को लुढ़कन घर्षण में बदल देते हैं।
धारारेखीय आकार – वायु/जल घर्षण (द्रव घर्षण) कम करने के लिए।
घर्षण बढ़ाने के उपाय – खुरदरी सतह, स्पाइक्स, टायरों में खांचे, रबर की
सतह।
टायरों में खांचे – सड़क पर पकड़ बढ़ाने के लिए।
खिलाड़ियों के जूतों में स्पाइक्स – घर्षण बढ़ाने के लिए।
स्टेटिक फ्रिक्शन का गुणांक – सामान्यतः सबसे अधिक (μₛ)।
काइनेटिक फ्रिक्शन का गुणांक – स्टेटिक से कम (μₖ < μₛ)।
रोलिंग फ्रिक्शन का गुणांक – सबसे कम (μᵣ < μₖ)।
घर्षण कोण (Angle of Friction) – वह कोण जिस पर वस्तु फिसलना आरंभ करती है –
tan θ = μₛ।
विश्रांति कोण (Angle of Repose) – ढलान का अधिकतम कोण जिस पर वस्तु स्थिर
रहती है – tan α = μₛ।
घर्षण एक असंरक्षी (Non-conservative) बल है – यह ऊर्जा को ऊष्मा में बदलता
है।
घर्षण के
प्रकार → स्थैतिक, सरकन, लुढ़कन
घर्षण बल
क्रम → Fₛ > Fₖ > Fᵣ
गुणांक
क्रम → μₛ > μₖ > μᵣ
स्थैतिक
घर्षण → सबसे अधिक (वस्तु को स्थिर रखता है)
सरकन
घर्षण → मध्यम (गतिशील वस्तु पर)
लुढ़कन
घर्षण → सबसे कम (पहियों में)
स्नेहक →
घर्षण कम करते हैं
बॉल
बेयरिंग → सरकन → लुढ़कन बदलते हैं
घर्षण कोण
→ tan θ = μₛ
विश्रांति
कोण → tan α = μₛ
परीक्षा हेतु अति महत्वपूर्ण तथ्य (Quick Revision)
स्थैतिक घर्षण – सबसे अधिक
सरकन घर्षण – मध्यम
लुढ़कन घर्षण – सबसे कम
गुणांक क्रम – μₛ > μₖ > μᵣ
बल क्रम – Fₛ > Fₖ > Fᵣ
घर्षण कारण – सतह असमानता
उपयोगी – चलना, ब्रेक,
लिखना
कम करने – स्नेहक, बेयरिंग
बढ़ाने – खांचे, स्पाइक्स
Fₛ = μₛ × N
Fₖ = μₖ × N
Fᵣ = μᵣ × N
घर्षण कोण – tan θ = μₛ
विश्रांति कोण – tan α = μₛ
घर्षण – असंरक्षी बल
पहिया – लुढ़कन घर्षण