ඝර්ෂණ බලය

1. ඝර්ෂණ බලය අර්ථ දැක්වීම

ඝර්ෂණය යනු එකිනෙකා ස්පර්ශ කරන වස්තූන්ගේ මතුපිට අතර ක්‍රියා කරන ඇදීමක් වේ. මෙම මාතෘකාවේදී, අධ්‍යයනය කරන ලද ඝර්ෂණ බලය ස්පර්ශ වන ඝන ශරීර මතුපිට දෙකක් අතර ක්‍රියා කරන ඝර්ෂණ බලයට සම්බන්ධ වේ. කදම්භයේ පාදය සහ බිම් මතුපිට අතර ඝර්ෂණය, සපත්තු පාදය සහ බිම් මතුපිට අතර ඝර්ෂණය, මෝටර් රථයේ රෝද සහ මාර්ග මතුපිට අතර ඝර්ෂණය වැනි.

වස්තූන් ඉතා සුමට වුවත්, ඝර්ෂණ බලය සැමවිටම ක්‍රියාත්මක වන්නේ එකිනෙකට ස්පර්ශ වන ඝන වස්තූන්ගේ මතුපිට මත ය. සුමට පෘෂ්ඨ පවා ඇත්ත වශයෙන්ම අන්වීක්ෂීය පරිමාණයෙන් ඉතා රළු ය. වස්තුවක් චලනය වන විට, මෙම අන්වීක්ෂීය කඳු වැටි චලනයට බාධා කරයි. පරමාණුක මට්ටමින්, මතුපිට නෙරා යාමක් නිසා පරමාණු අනෙකුත් පෘෂ්ඨ වලට ඉතා සමීප වේ, එවිට පරමාණු අතර විද්‍යුත් බලවේග රසායනික බන්ධන සෑදිය හැකිය, එය චලනය වන වස්තුවක පෘෂ්ඨ දෙකක් අතර එකමුතුවක් ලෙස ය. වස්තුවක් චලනය වන විට, උදාහරණයක් ලෙස ඔබ මේසයේ මතුපිටට පොතක් තල්ලු කරන විට, පොතේ චලනය බාධක අත්විඳින අතර අවසානයේ නතර වේ. මෙය බන්ධනය සෑදීම සහ මුදා හැරීම නිසාය.

වස්තුවක මතුපිට තවත් වස්තුවක මතුපිටට අතුල්ලන්නේ නම්, මෙම සෑම වස්තුවක්ම එකිනෙකා අතර ඝර්ෂණය මත ක්‍රියා කරයි. චලනය වන වස්තුව මත ඝර්ෂණ බලය සෑම විටම වස්තුවේ චලනය වන දිශාවට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට පවතී. වස්තූන්ගේ චලනය වැළැක්වීමට අමතරව, ඝර්ෂණය ගෙවී යාමට හා හානි වීමට හේතු විය හැක. වාහන එන්ජිම මත අපට මෙය නිරීක්ෂණය කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, අපි යතුරුපැදි එන්ජිමකට ලිහිසි තෙල් සපයන විට, අපට ඇත්ත වශයෙන්ම අවශ්‍ය වන්නේ එන්ජිම තුළ සිදුවන ඝර්ෂණ බලය අඩු කිරීමටයි. එයට ලිහිසි තෙල් ලබා නොදුනහොත්, අපගේ වාහන එන්ජිම ඉක්මනින් හානි වේ. මෙම උදාහරණය ඝර්ෂණය නිසා ඇතිවන පාඩු වලින් එකකි.

2. වර්ග ඝර්ෂණ බලවේග

ඝර්ෂණ බල වර්ග දෙකක් තිබේ, එනම් ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලය (f _s ) සහ චාලක ඝර්ෂණ බලය (f _k ). වස්තුව චලනය වී නොමැති විට ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලය ක්‍රියා කරන අතර වස්තුව චලනය වන විට චාලක ඝර්ෂණ බලය ක්‍රියා කරයි. ඔබ මේසයක් තල්ලු කළත්, මේසය චලනය වී නොමැති නම්, නිශ්චලව ඇති මේසය මත ක්‍රියා කරන ඝර්ෂණ බලය ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලයකි. අනෙක් අතට, මේසය චලනය වන විට, මේසය මත ක්‍රියා කරන ඝර්ෂණ බලය චාලක ඝර්ෂණය වේ. චලනය වන මේසය සැමවිටම තල්ලු නොකළහොත්, ටික වේලාවක් චලනය වූ පසු මේසය නතර වේ. මේසයේ චලනය අවහිර කරන චාලක ඝර්ෂණ බලය හේතුවෙන් මේසය නතර වේ.

සුමට දෙයක් මත පා තබන විට කවදා හෝ ලිස්සා ගොස් තිබේද? ඔබ ලිස්සා යන විට, සපත්තුවේ පාදය හෝ සුමට මතුපිටක් සහිත සෙරෙප්පුවක පතුල අතර ක්‍රියා කරන ඝර්ෂණ බලය චාලක ඝර්ෂණය වේ. මෙම ගැටළුව තෙත් සහ සුමට මාර්ග මතුපිටක් මත යතුරුපැදියක් හෝ මෝටර් රථයක් ගමන් කරන විට, රෝදය ලිස්සා යන තෙක් තිරිංග යෙදීම හා සමාන වේ. රෝද ලිස්සා යන විට, රෝදයේ මතුපිට සහ මාර්ග මතුපිට ක්‍රියා කරන ඝර්ෂණ බලය චාලක ඝර්ෂණ බලය වේ. අනෙක් අතට, ඔබ ඇවිදින විට, සපත්තු පාදය හෝ සෙරෙප්පුවේ පතුල බිම මතුපිට සමඟ ක්‍රියා කරන ඝර්ෂණ බලය ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලයකි. එලෙසම, රෝද ලිස්සා නොයන විට, රෝදයේ මතුපිට සහ මාර්ගය මත ක්‍රියා කරන ඝර්ෂණ බලය ස්ථිතික ඝර්ෂණය වේ.

2.1 ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලය

ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලය යනු වස්තූන් චලනය වී නොමැති විට එකිනෙක ස්පර්ශ වන වස්තූන්ගේ මතුපිට ක්‍රියා කරන ඝර්ෂණ බලයයි.

රූපය 1 හි දැක්වෙන්නේ පැතලි තලයක මතුපිට තවමත් පවතින වස්තුවකි. වස්තුව තවමත් චලනය වී නොමැති නම්, ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලය (fs) ඇදීමේ බලයට (F) වඩා කුඩා වේ. එය දිගටම ඇදගෙන ගියහොත්, වස්තුව චලනය වනු ඇත. දකුණු වස්තුව චලනය වන විට, ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලයේ විශාලත්වය (f_s) ඇදීමේ බලයේ (F) විශාලත්වයට සමාන වේ.

නිව්ටන්ගේ පළමු නියමය පවසන්නේ මුළු බලය (ප්‍රතිඵල බලය) ශුන්‍ය නම් වස්තූන් නිශ්චල බවයි.

ΣF _y = 0 (වස්තුව නිශ්චලව පවතින අතර සිරස් දිශාවකට චලනය නොවේ)

N – w = 0

එන් = ඩබ්ලිව් (1.2)

1.1 සමීකරණයේ N, 1.2 සමීකරණයේ N සමඟ ප්‍රතිස්ථාපනය කරන්න.

f _s = μ _s w

f _s = μ _s mg (1.3)

fs = ස්ථිතික ඝර්ෂණය (N), μs = ස්ථිතික ඝර්ෂණ සංගුණකය, N = සාමාන්‍ය බලය (N), w = ගුරුත්වාකර්ෂණය (N), m = ස්කන්ධය (kg), g = ගුරුත්වාකර්ෂණ ත්වරණය (m/s ² )

ස්ථිතික ඝර්ෂණ සංගුණකය තීරණය කිරීමට ඔබට අවශ්‍ය නම්, 1.1 b සමීකරණය භාවිතා කරන්න.

Σf _x = 0 (වස්තුව නිශ්චලව පවතින අතර තිරස් දිශාවට චලනය නොවේ)

එෆ් – එෆ් _එස් = 0

එෆ් = එෆ් _එස් (1.4)

වස්තුව චලනය වීමට පටන් ගන්නා විට, උපරිම ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලය තල්ලු කිරීමේ හෝ ඇදීමේ බලයේ විශාලත්වයට සමාන වේ.

2.2 චාලක ඝර්ෂණ බලය

චාලක ඝර්ෂණ බලය යනු වස්තුවක් චලනය වන විට එකිනෙක ස්පර්ශ වන වස්තූන්ගේ මතුපිට ක්‍රියා කරන ඝර්ෂණ බලයයි.

චාලක ඝර්ෂණ සංගුණකය (μk) තීරණය කිරීමට ඔබට අවශ්‍ය නම් _, 1.5 b සමීකරණය භාවිතා කරන්න.

රූපය 2 හි දැක්වෙන්නේ වස්තුවක් නිතිපතා ඇද ගන්නා බැවින් එම වස්තුව නියත වේගයකින් චලනය වේ. නියත වේගයකින් චලනය වන විට, චාලක ඝර්ෂණ බලයේ (fk) විශාලත්වය ඇදීමේ බලයේ (F) විශාලත්වයට සමාන වේ.

නිව්ටන්ගේ පළමු නියමය පවසන්නේ මුළු බලය (ප්‍රතිඵල බලය) ශුන්‍ය නම් වස්තුවක් නියත වේගයකින් චලනය වන බවයි.

ΣF _x = 0 (වස්තූන් තිරස් දිශාවට නියත වේගයකින් ගමන් කරයි)

එෆ් – එෆ් _කේ = 0

එෆ් = එෆ් _කේ (1.6)

නියැදි ගැටලුව 1:

ඩයිනමෝමීටරයක් ​​(බලය මැනීමේ උපකරණයක්) භාවිතයෙන් මේසය මතුපිට පිහිටා ඇති කිලෝග්‍රෑම් 1 ක ස්කන්ධයක් සහිත කදම්භයක් ශිෂ්‍යයෙක් ඇද ගනී. කදම්භය චලනය වන විට, ඩයිනමෝමීටරය 2 N අංකය පෙන්වයි. ගුරුත්වාකර්ෂණ ත්වරණය = 10 m/s ² නම් , (a) ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලයේ විශාලත්වය (b) ස්ථිතික ඝර්ෂණ සංගුණකය තීරණය කරන්න.

විසඳුමක්:

දන්නා : m = 1 kg, F = 2 N, g = 10 m/s ² , w = mg = 10 N

(අ) එෆ් _එස්

කදම්භය චලනය වන විට, ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලයේ විශාලත්වය = ඇදීමේ බලයේ විශාලත්වය (සමීකරණය 1.4 සසඳන්න). එබැවින්, f _s = F = 2 N.

(ආ) μ _s

f _s = μ _s w

2 එන් = (μ _එස් )(10 එන්)

μ _s = 2 එන් / 10 එන් = 0.2

නියැදි ගැටලුව 2:

මේසයේ මතුපිටට ඉහළින් පිහිටා ඇති කිලෝග්‍රෑම් 1 ක ස්කන්ධයක් සහිත කදම්භයක් නිතිපතා ඇද ගන්නා අතර එමඟින් කදම්භය නියත වේගයකින් චලනය වේ. කදම්භය නියත වේගයකින් චලනය වන විට, ඩයිනමෝමීටරය අංක 1 N පෙන්වයි. ගුරුත්වාකර්ෂණ ත්වරණය = 10 m/s ² නම් , (a) චාලක ඝර්ෂණ බලයේ විශාලත්වය (b) චාලක ඝර්ෂණ සංගුණකය තීරණය කරන්න.

විසඳුමක්:

දන්නා: m = 1 kg, g = 10 m/s ² , F = 1 N, w = mg = 10 N

(අ) එෆ් _කේ

කදම්භය නිතිපතා චලනය වන විට හෝ නියත වේගයකින් චලනය වන විට, චාලක ඝර්ෂණ බලයේ විශාලත්වය = ඇදීමේ බලයේ විශාලත්වය (සමීකරණය 1.6 සසඳන්න).

එබැවින් f _k = F = 1 N

(ආ) _μk

f _k = μ _k w

1 එන් = (μk ₎ (10 එන්)

μ _k = 1 එන් / 10 එන් = 0.1