၁။ ပွတ်တိုက်အား၏ အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်
ပွတ်တိုက်မှုဆိုသည်မှာ အရာဝတ္ထုများ၏ မျက်နှာပြင်များအကြားတွင် လည်ပတ်သော ဆွဲအားတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤခေါင်းစဉ်တွင် လေ့လာထားသော ပွတ်တိုက်အားသည် ထိတွေ့နေသော အစိုင်အခဲကိုယ်ထည်မျက်နှာပြင်နှစ်ခုအကြားတွင် သက်ရောက်သော ပွတ်တိုက်အားနှင့် ဆက်စပ်နေသည်။ ဥပမာအားဖြင့် ထုပ်၏အောက်ခြေနှင့် ကြမ်းပြင်မျက်နှာပြင်အကြား ပွတ်တိုက်မှု၊ ဖိနပ်အောက်ခြေနှင့် ကြမ်းပြင်မျက်နှာပြင်အကြား ပွတ်တိုက်မှု၊ ကားဘီးများနှင့် လမ်းမျက်နှာပြင်အကြား ပွတ်တိုက်မှုကဲ့သို့သော အရာများ။
ပွတ်တိုက်အားသည် အရာဝတ္ထုများသည် အလွန်ချောမွေ့နေသော်လည်း တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ထိစပ်နေသော အစိုင်အခဲအရာဝတ္ထုများ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် အမြဲတမ်းအလုပ်လုပ်သည်။ ချောမွေ့သော မျက်နှာပြင်များပင်လျှင် အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့်ကြည့်လျှင် အလွန်ကြမ်းတမ်းသည်။ အရာဝတ္ထုတစ်ခု ရွေ့လျားသောအခါ၊ ဤအဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့်ကြည့်လျှင် ရွေ့လျားမှုကို အနှောင့်အယှက်ပေးသည်။ အက်တမ်အဆင့်တွင်၊ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ထွက်နေခြင်းသည် အက်တမ်များကို အခြားမျက်နှာပြင်များနှင့် အလွန်နီးကပ်စွာ ရှိနေစေသောကြောင့် အက်တမ်များကြားရှိ လျှပ်စစ်အားများသည် ရွေ့လျားနေသော အရာဝတ္ထု၏ မျက်နှာပြင်နှစ်ခုကြား ပေါင်းစည်းမှုအဖြစ် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ ချည်နှောင်မှုများကို ဖွဲ့စည်းနိုင်သည်။ အရာဝတ္ထုတစ်ခု ရွေ့လျားသောအခါ၊ ဥပမာအားဖြင့်၊ စာအုပ်တစ်အုပ်ကို စားပွဲမျက်နှာပြင်ပေါ်သို့ တွန်းလိုက်သောအခါ၊ စာအုပ်၏ ရွေ့လျားမှုသည် အတားအဆီးများနှင့် ကြုံတွေ့ရပြီး နောက်ဆုံးတွင် ရပ်တန့်သွားသည်။ ၎င်းသည် ချည်နှောင်မှု ဖွဲ့စည်းခြင်းနှင့် လွတ်မြောက်ခြင်းကြောင့် ဖြစ်သည်။
အရာဝတ္ထုတစ်ခု၏ မျက်နှာပြင်သည် အခြားအရာဝတ္ထုတစ်ခု၏ မျက်နှာပြင်နှင့် ပွတ်တိုက်မိပါက၊ ဤအရာဝတ္ထုတစ်ခုစီသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ပွတ်တိုက်မှုအပေါ်တွင် အလုပ်လုပ်သည်။ ရွေ့လျားနေသော အရာဝတ္ထုပေါ်ရှိ ပွတ်တိုက်အားသည် အရာဝတ္ထု၏ ရွေ့လျားမှု ဦးတည်ရာနှင့် အမြဲတမ်း ဆန့်ကျင်ဘက်တွင် ရှိနေသည်။ အရာဝတ္ထုများ၏ ရွေ့လျားမှုကို ဟန့်တားခြင်းအပြင်၊ ပွတ်တိုက်မှုသည် ဟောင်းနွမ်းပျက်စီးမှုကို ဖြစ်စေနိုင်သည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် ယာဉ်အင်ဂျင်တွင် ၎င်းကို တွေ့မြင်နိုင်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် မော်တော်ဆိုင်ကယ်အင်ဂျင်သို့ ချောဆီပေးသောအခါ၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အင်ဂျင်အတွင်း၌ ဖြစ်ပေါ်သော ပွတ်တိုက်အားကို လျှော့ချလိုပါသည်။ ချောဆီမပေးပါက ကျွန်ုပ်တို့၏ ယာဉ်အင်ဂျင်သည် လျင်မြန်စွာ ပျက်စီးသွားပါသည်။ ဤဥပမာသည် ပွတ်တိုက်မှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ဆုံးရှုံးမှုများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။
2. အမျိုးအစားများ ပွတ်တိုက်အားများ
ပွတ်တိုက်အား အမျိုးအစားနှစ်မျိုးရှိပြီး ၎င်းတို့မှာ static friction (fs ) နှင့် kinetic friction (fk ) တို့ဖြစ်သည် ။ အရာဝတ္ထု မရွေ့လျားသည့်အခါ static friction force သည် အလုပ်လုပ်ပြီး အရာဝတ္ထု ရွေ့လျားသည့်အခါ kinetic frictional force သည် အလုပ်လုပ်သည်။ စားပွဲတစ်ခုကို တွန်းသော်လည်း စားပွဲ မရွေ့လျားပါက ရပ်တန့်နေသော စားပွဲပေါ်တွင် သက်ရောက်သော ပွတ်တိုက်အားသည် static friction force ဖြစ်သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့် စားပွဲရွေ့လျားနေချိန်တွင် စားပွဲပေါ်တွင် သက်ရောက်သော ပွတ်တိုက်အားသည် kinetic friction ဖြစ်သည်။ ရွေ့လျားနေသော စားပွဲကို အမြဲတမ်း မတွန်းပါက စားပွဲသည် ခဏတာ ရွေ့လျားပြီးနောက် ရပ်တန့်သွားမည်ဖြစ်သည်။ စားပွဲ၏ ရွေ့လျားမှုကို ပိတ်ဆို့ထားသော kinetic friction force ကြောင့် စားပွဲသည် ရပ်တန့်သွားသည်။
ချောမွေ့တဲ့အရာတစ်ခုခုပေါ်နင်းမိရင် ချော်လဲဖူးလား။ ချော်လဲတဲ့အခါ ဖိနပ်အောက်ခြေ ဒါမှမဟုတ် ချောမွေ့တဲ့မျက်နှာပြင်ရှိတဲ့ ဖိနပ်အောက်ခြေကြားမှာ ပွတ်တိုက်အားက kinetic friction ပါ။ ဒီပြဿနာက မော်တော်ဆိုင်ကယ် ဒါမှမဟုတ် ကားက စိုစွတ်ပြီး ချောမွေ့တဲ့လမ်းမျက်နှာပြင်ပေါ်မှာ ဘီးချော်သွားတဲ့အထိ ဘရိတ်အုပ်လိုက်တဲ့အခါနဲ့ ဆင်တူပါတယ်။ ဘီးချော်တဲ့အခါ ဘီးမျက်နှာပြင်နဲ့ လမ်းမျက်နှာပြင်ပေါ်မှာ သက်ရောက်တဲ့ ပွတ်တိုက်အားက kinetic friction force ပါ။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနဲ့ လမ်းလျှောက်တဲ့အခါ ဖိနပ်အောက်ခြေ ဒါမှမဟုတ် ဖိနပ်အောက်ခြေနဲ့ ကြမ်းပြင်မျက်နှာပြင်ကြားမှာ သက်ရောက်တဲ့ ပွတ်တိုက်အားက static friction force ပါ။ အလားတူပဲ ဘီးတွေ မချော်တဲ့အခါ ဘီးမျက်နှာပြင်နဲ့ လမ်းမျက်နှာပြင်ပေါ်မှာ သက်ရောက်တဲ့ ပွတ်တိုက်အားက static friction ပါ။
၂.၁ တည်ငြိမ်ပွတ်တိုက်အား
static friction force ဆိုသည်မှာ အရာဝတ္ထုများ မရွေ့လျားသေးချိန်တွင် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ထိစပ်နေသော အရာဝတ္ထုများ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် သက်ရောက်မှုရှိသော frictional force ဖြစ်သည်။
ပုံ ၁ တွင် ပြားချပ်ချပ် မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ရှိနေသေးသော အရာဝတ္ထုတစ်ခုကို ပြသထားသည်။ အရာဝတ္ထုသည် မရွေ့လျားသေးပါက static friction force (fs) သည် pull force (F) ထက် ပိုငယ်သည်။ ဆက်လက်ဆွဲငင်နေပါက အရာဝတ္ထုသည် ရွေ့လျားလိမ့်မည်။ မှန်ကန်သော အရာဝတ္ထု ရွေ့လျားသောအခါ static friction force (f) ၏ ပမာဏသည်s) သည် ဆွဲငင်အား (F) ၏ ပမာဏနှင့် ညီမျှသည်။
နယူတန်၏ ပထမနိယာမတွင် စုစုပေါင်းအား (ရလဒ်အား) သည် သုညဖြစ်လျှင် အရာဝတ္ထုများသည် ရပ်တန့်နေသည်ဟု ဖော်ပြထားသည်။
ΣF y = 0 (အရာဝတ္ထုသည် ရပ်တန့်နေပြီး ဒေါင်လိုက်ဦးတည်ချက်သို့ မရွေ့လျားပါနှင့်)
N – w = 0
N = w (1.2)
ညီမျှခြင်း ၁.၁ ရှိ N ကို ညီမျှခြင်း ၁.၂ ရှိ N ဖြင့် အစားထိုးပါ
f s = μ s w
f s = μ s mg (1.3)
fs = static friction (N)၊ μs = static friction coefficient၊ N = normal force (N)၊ w = gravity (N)၊ m = mass (kg)၊ g = acceleration of gravity (m/ s2 )
static friction coefficient ကို ဆုံးဖြတ်လိုပါက equation 1.1b ကို အသုံးပြုပါ။
Σf x = 0 (အရာဝတ္ထုသည် ရပ်တန့်နေပြီး အလျားလိုက် ဦးတည်ရာသို့ မရွေ့လျားပါ)
F – fs = 0
F = fs ( ၁.၄)
အရာဝတ္ထု စတင်ရွေ့လျားသောအခါ၊ အမြင့်ဆုံး static friction force သည် တွန်းအား သို့မဟုတ် ဆွဲအား၏ ပမာဏနှင့် ညီမျှသည်။
၂.၂ ရွေ့လျားမှုပွတ်တိုက်အား
kinetic friction force ဆိုသည်မှာ အရာဝတ္ထုတစ်ခု ရွေ့လျားနေချိန်တွင် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ထိတွေ့နေသော အရာဝတ္ထုများ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် သက်ရောက်မှုရှိသော ပွတ်တိုက်အား ဖြစ်သည်။
kinetic friction coefficient (μ k ) ကို ဆုံးဖြတ်လိုပါက ညီမျှခြင်း 1.5b ကို အသုံးပြုပါ။
ပုံ ၂ တွင် အရာဝတ္ထုတစ်ခုကို မှန်မှန်ဆွဲယူနေသောကြောင့် အရာဝတ္ထုသည် ပုံသေအလျင်ဖြင့် ရွေ့လျားနေသည်ကို ပြသထားသည်။ ပုံသေအလျင်ဖြင့် ရွေ့လျားနေသောအခါ၊ kinetic friction force (fk) ၏ ပမာဏသည် pull force (F) ၏ ပမာဏနှင့် ညီမျှသည်။
နယူတန်၏ ပထမနိယာမတွင် အရာဝတ္ထုတစ်ခုသည် စုစုပေါင်းအား (ရလဒ်အား) သုညဖြစ်လျှင် ကိန်းသေအလျင်ဖြင့် ရွေ့လျားသည်ဟု ဖော်ပြထားသည်။
ΣF x = 0 (အရာဝတ္ထုများသည် အလျားလိုက် ဦးတည်ရာတွင် ကိန်းသေအလျင်ဖြင့် ရွေ့လျားသည်)
F – fk = 0
F = fk ( 1.6)
နမူနာပြဿနာ ၁:
ကျောင်းသားတစ်ဦးသည် ဒိုင်နမိုမီတာ (အားတိုင်းတာသည့်ကိရိယာ) ကို အသုံးပြု၍ စားပွဲမျက်နှာပြင်ပေါ်တွင်တည်ရှိသော 1 kg အလေးချိန်ရှိသော ရောင်ခြည်တစ်ခုကို ဆွဲယူသည်။ ရောင်ခြည်ရွေ့လျားသောအခါ ဒိုင်နမိုမီတာသည် 2 N နံပါတ်ကိုပြသသည်။ ဆွဲငင်အား၏အရှိန် = 10 m/s 2 ဖြစ်ပါက (က) static friction force ၏ပမာဏ (ခ) static friction ၏ကိန်းဂဏန်းကို ဆုံးဖြတ်ပါ။
ဖြေရှင်းချက်:
သိရှိပြီးသော ပမာဏ : m = 1 kg၊ F = 2 N၊ g = 10 m/s 2၊ w = mg = 10 N
(က) f s
ရောင်ခြည်ရွေ့လျားသည့်အခါ static friction force ၏ပမာဏ = pull force ၏ပမာဏ (ညီမျှခြင်း 1.4 နှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါ)။ ထို့ကြောင့် f s = F = 2 N ဖြစ်သည်။
(ခ) μ s
f s = μ s w
2 N = (μ s )(10 N)
μ s = 2 N / 10 N = 0.2
နမူနာပြဿနာ ၁:
စားပွဲမျက်နှာပြင်အထက်တွင် 1 kg အလေးချိန်ရှိသော ရောင်ခြည်တစ်ခုကို မှန်မှန်ဆွဲယူခြင်းဖြင့် ရောင်ခြည်သည် ပုံသေအမြန်နှုန်းဖြင့် ရွေ့လျားသည်။ ရောင်ခြည်သည် ပုံသေအမြန်နှုန်းဖြင့် ရွေ့လျားသောအခါ၊ ဒိုင်နမိုမီတာသည် 1 N နံပါတ်ကို ပြသသည်။ ဆွဲငင်အား၏ အရှိန် = 10 m/s 2 ဖြစ်ပါက ၊ (က) kinetic friction force ၏ ပမာဏ (ခ) kinetic friction ၏ ကိန်းဂဏန်းကို ဆုံးဖြတ်ပါ။
ဖြေရှင်းချက်:
သိရှိပြီး: m = 1 kg၊ g = 10 m/s 2၊ F = 1 N၊ w = mg = 10 N
(က) f k
ရောင်ခြည်သည် မှန်မှန်ရွေ့လျားသောအခါ သို့မဟုတ် ကိန်းသေအမြန်နှုန်းဖြင့် ရွေ့လျားသောအခါ၊ kinetic friction force ၏ ပမာဏ = pull force ၏ ပမာဏ (ညီမျှခြင်း 1.6 ကို နှိုင်းယှဉ်ပါ)။
ဒါကြောင့် fk = F = 1 N
(ခ) μ k
f k = μ k w
၁ N = (μk ) (10 N)
μ k = 1 N / 10 N = 0.1
