घर्षण बल से संबंधित प्रश्नों के उदाहरण

घर्षण बल से संबंधित प्रश्नों के 6 उदाहरण

1. 1 किलोग्राम द्रव्यमान वाला एक ब्लॉक एक खुरदरी समतल सतह पर स्थिर अवस्था में है। स्थैतिक घर्षण गुणांक 0,4 है और गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण 10 मीटर/सेकंड है।²(a) स्थैतिक घर्षण बल का परिमाण ज्ञात कीजिए (b) न्यूनतम तनाव बल F ज्ञात कीजिए जिससे ब्लॉक गति करना शुरू कर दे!
विचार-विमर्श
ज्ञात है :
पूछा :
(a) स्थैतिक घर्षण बल का परिमाण (b) न्यूनतम तन्य बल (F) का परिमाण
जवाबी :
(१) स्थैतिक घर्षण बल (f) का परिमाण_s)
(ख) न्यूनतम तन्य बल (F)
यदि किसी वस्तु को बल F से खींचा जाए और वह स्थिर अवस्था में रहे, तो उस पर स्थैतिक घर्षण कार्य कर रहा है। यदि किसी वस्तु को बल F से खींचा जाए और वह पहले से ही गतिमान हो, तो उस पर गतिज घर्षण कार्य कर रहा है। स्थैतिक घर्षण वस्तु की गति को रोकता है और जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, स्थैतिक घर्षण की दिशा तन्य बल (F) की दिशा के विपरीत होती है। जब तन्य बल (F) का परिमाण स्थैतिक घर्षण बल के बराबर होता है, तो वस्तु गतिमान हो जाती है (स्थैतिक अवस्था में रहती है)। वस्तु तब गतिमान होना शुरू करती है जब तन्य बल स्थैतिक घर्षण बल से अधिक होता है।
अतः ब्लॉक को गतिमान करने के लिए आवश्यक न्यूनतम तन्य बल (F) 4 न्यूटन है।

2. एक खुरदरी समतल सतह पर रखे 1 kg द्रव्यमान के एक ब्लॉक को बल F से इस प्रकार खींचा जाता है कि ब्लॉक सीधी रेखा में स्थिर गति से चलता है। यदि गतिज घर्षण गुणांक 0,1 है, तो खींचने वाले बल F का परिमाण ज्ञात कीजिए (g = 10 m/s²)।²)  
विचार-विमर्श
ज्ञात है :
पूछा : एफ
जवाबी :
एक सीधी रेखा में स्थिर गति से चलने वाला ब्लॉक = एक स्थिर गति से चलने वाला ब्लॉक = बिना त्वरण के चलने वाला ब्लॉक। न्यूटन का पहला नियम कहता है कि यदि किसी वस्तु पर लगने वाला परिणामी बल शून्य हो, तो वस्तु विराम अवस्था में है या स्थिर गति से चल रही है।
ब्लॉक एक स्थिर गति से गतिमान है, इसलिए ब्लॉक पर लगने वाला परिणामी बल = 0 है। परिणामी बल के शून्य होने के लिए, दाईं ओर लगने वाले खिंचाव बल F के अतिरिक्त, एक ऐसा बल होना चाहिए जिसका परिमाण F के समान हो लेकिन वह बाईं ओर निर्देशित हो। प्रश्न में उल्लिखित बल गतिज घर्षण बल है, जो वस्तु के गतिमान होने पर ब्लॉक पर लगने वाला गतिज घर्षण बल है। गणितीय रूप से:
क्योंकि वस्तु एक सीधी रेखा में स्थिर गति से चलती है, इसलिए खींचने वाले बल F का परिमाण = f_s = 1 न्यूटन

3. 1 किलोग्राम द्रव्यमान वाला एक डिब्बा एक खुरदरे झुके हुए तल पर स्थिर गति से नीचे की ओर फिसल रहा है। गतिज घर्षण गुणांक ज्ञात कीजिए… (g = 10 m/s²)²)
विचार-विमर्श

कैप्शन :
w = गुरुत्वाकर्षण, w_x = झुके हुए तल की सतह के समानांतर गुरुत्वाकर्षण का घटक, w_y = झुके हुए तल के लंबवत गुरुत्वाकर्षण बल का घटक, N = अभिलंब बल, f_k = गतिज घर्षण बल।

जवाबी :
बॉक्स एक स्थिर गति से नीचे की ओर खिसकता है, इसलिए परिणामी बल = 0। बॉक्स एक झुके हुए तल की सतह पर गति करता है, जहाँ झुके हुए तल की सतह पर एक बल w लगता है।_x और एफ_kइन दोनों बलों का परिमाण समान है लेकिन दिशाएँ विपरीत हैं, इसलिए परिणामी बल = 0 है।

[अंग्रेज़ी : स्थैतिक और गतिज घर्षण बल – समस्याएं और समाधान]

4. यदि वस्तु का द्रव्यमान 4 किलोग्राम है, तो झुकाव कोण 30° होगा।^o और 10 ms का गुरुत्वाकर्षण त्वरण^{- 2} वस्तु फिर भी खिसकेगी। वस्तु और झुके हुए तल के बीच घर्षण गुणांक का अधिकतम मान क्या होगा?
विचार-विमर्श
ह ज्ञात है कि:
मीटर = 4 किलोग्राम, ग्राम = 10 मीटर/सेकंड²
पूछा गया: घर्षण का अधिकतम गुणांक क्या है?
उत्तर :
स्थैतिक घर्षण गुणांक गतिज घर्षण गुणांक से अधिक होता है, इसलिए अधिकतम घर्षण गुणांक से तात्पर्य अधिकतम स्थैतिक घर्षण गुणांक से है।
वस्तुएं ऊर्ध्वाधर दिशा में गति नहीं करती हैं:
f को बदलें_s समीकरण 1 में f के साथ_s समीकरण 2 में।
5. यदि किसी वस्तु को खुरदरी सतह पर रखकर उस पर बल लगाया जाए, तो घर्षण नामक एक विपरीत बल उत्पन्न होगा। इस घर्षण बल का परिमाण निर्भर करता है...
ए. घर्षण सतह की खुरदरापन
B. सामान्य बल का परिमाण
C. घर्षण सतहों की खुरदरापन और सामान्य बल का परिमाण
डी. खींची जा रही वस्तु का द्रव्यमान
E. वस्तु को आकर्षित करने वाले बल का परिमाण
विचार-विमर्श
स्थैतिक घर्षण तब कार्य करता है जब किसी वस्तु को खींचा जा रहा हो लेकिन वह गति में न हो। गतिज घर्षण तब कार्य करता है जब कोई वस्तु गतिमान हो।
यदि वस्तु समतल सतह पर है तो N = w = mg
यदि वस्तु किसी झुके हुए तल पर है तो N = w_y = w cos थीटा (उदाहरण समस्या 1 देखें)
विवरण: f_s = स्थैतिक घर्षण बल, f_k = गतिज घर्षण बल, N = सामान्य बल, w = गुरुत्वाकर्षण = वस्तु का द्रव्यमान, g = गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण।
यदि समस्या किसी खुरदरी समतल सतह से संबंधित है, तो घर्षण बल का परिमाण सतह की खुरदरापन (घर्षण गुणांक) और सामान्य बल (N) पर निर्भर करता है।
सही जवाब सी है।

6. किसी झुके हुए तल पर गतिमान वस्तु पर लगने वाले घर्षण बल का परिमाण किस पर निर्भर करता है?
ए. वस्तु का भार और वस्तु की गति
B. समतल का क्षैतिज समतल के सापेक्ष झुकाव कोण और वस्तु की गति
C. वस्तु का सामान्य बल और सतह की खुरदरापन
D. वस्तु का भार और समतल का क्षैतिज समतल के सापेक्ष झुकाव कोण
ई. समतल की सतह की खुरदरापन और वस्तु की गति
विचार-विमर्श
किसी झुके हुए तल पर अधिकतम स्थैतिक घर्षण बल का सूत्र:
सही जवाब सी है।
जबकि घर्षण गुणांक केवल क्षैतिज के सापेक्ष झुकाव कोण (थीटा) पर निर्भर करता है।