உராய்வு விசை

1. உராய்வு விசையின் வரையறை

உராய்வு என்பது ஒன்றையொன்று தொடும் பொருட்களின் பரப்புகளுக்கு இடையில் செயல்படும் ஒரு இழுவிசை ஆகும். இந்தத் தலைப்பில், நாம் கற்கும் உராய்வு விசையானது, ஒன்றையொன்று தொடும் இரண்டு திடப் பொருட்களின் பரப்புகளுக்கு இடையில் செயல்படும் உராய்வு விசையுடன் தொடர்புடையது. எடுத்துக்காட்டாக, உத்திரத்தின் அடிப்பகுதிக்கும் தரைக்கும் இடையிலான உராய்வு, காலணியின் அடிப்பகுதிக்கும் தரைக்கும் இடையிலான உராய்வு, காரின் சக்கரங்களுக்கும் சாலைக்கும் இடையிலான உராய்வு.

ஒன்றையொன்று தொடும் திடப் பொருட்களின் மேற்பரப்பில், அவை மிகவும் வழவழப்பாக இருந்தாலும், உராய்வு விசை எப்போதும் செயல்படுகிறது. வழவழப்பான மேற்பரப்புகள் கூட, நுண்ணிய அளவில் உண்மையில் மிகவும் சொரசொரப்பானவை. ஒரு பொருள் நகரும்போது, ​​இந்த நுண்ணிய மேடுகள் அதன் இயக்கத்தில் குறுக்கிடுகின்றன. அணு மட்டத்தில், மேற்பரப்பில் உள்ள ஒரு புடைப்பு, அணுக்களை மற்ற மேற்பரப்புகளுக்கு மிக அருகில் கொண்டு செல்கிறது. இதனால், அணுக்களுக்கு இடையேயான மின் விசைகள், நகரும் பொருளின் இரண்டு மேற்பரப்புகளுக்கு இடையேயான இணைப்பைப் போல, வேதியியல் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன. ஒரு பொருள் நகரும்போது, ​​உதாரணமாக நீங்கள் ஒரு புத்தகத்தை மேசையின் மேற்பரப்பில் தள்ளும்போது, ​​புத்தகத்தின் இயக்கம் தடைகளைச் சந்தித்து இறுதியில் நின்றுவிடுகிறது. இது பிணைப்பு உருவாகி விடுவிக்கப்படுவதால் ஏற்படுகிறது.

ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பு மற்றொரு பொருளின் மேற்பரப்புடன் உராய்ந்தால், அந்தப் பொருட்கள் ஒன்றுக்கொன்று உராய்வை ஏற்படுத்துகின்றன. நகரும் பொருளின் மீதான உராய்வு விசை, எப்போதும் அப்பொருளின் இயக்கத் திசைக்கு எதிர் திசையில் இருக்கும். பொருட்களின் இயக்கத்தைத் தடுப்பது மட்டுமின்றி, உராய்வு தேய்மானத்தையும் சேதத்தையும் ஏற்படுத்தக்கூடும். இதை நாம் வாகன இயந்திரத்தில் காணலாம். உதாரணமாக, ஒரு மோட்டார் சைக்கிள் இயந்திரத்திற்கு நாம் மசகு எண்ணெய் இடும்போது, ​​இயந்திரத்திற்குள் ஏற்படும் உராய்வு விசையைக் குறைக்கவே விரும்புகிறோம். மசகு எண்ணெய் இடப்படாவிட்டால், நமது வாகன இயந்திரம் விரைவாகச் சேதமடைகிறது. இந்த உதாரணம், உராய்வினால் ஏற்படும் இழப்புகளில் ஒன்றாகும்.

2. வகைகள் உராய்வு விசைகள்

உராய்வு விசைகளில் இரண்டு வகைகள் உள்ளன, அவை நிலை உராய்வு விசை (f _s ) மற்றும் இயக்க உராய்வு விசை (f _k ) ஆகும். ஒரு பொருள் அசையாமல் இருக்கும்போது நிலை உராய்வு விசை செயல்படுகிறது, அதேசமயம் பொருள் நகரும்போது இயக்க உராய்வு விசை செயல்படுகிறது. நீங்கள் ஒரு மேசையைத் தள்ளும்போது, ​​அந்த மேசை அசையாமல் இருந்தால், ஓய்வில் இருக்கும் மேசையின் மீது செயல்படும் உராய்வு விசை நிலை உராய்வு விசையாகும். இதற்கு நேர்மாறாக, மேசை நகரும்போது, ​​அதன் மீது செயல்படும் உராய்வு விசை இயக்க உராய்வு விசையாகும். நகரும் மேசையைத் தொடர்ந்து தள்ளாவிட்டால், அது சிறிது தூரம் நகர்ந்த பிறகு நின்றுவிடும். மேசையின் இயக்கத்தைத் தடுக்கும் இயக்க உராய்வு விசையின் காரணமாகவே மேசை நிற்கிறது.

வழுவழுப்பான ஒன்றின் மீது கால் வைக்கும்போது எப்போதாவது வழுக்கி விழுந்திருக்கிறீர்களா? நீங்கள் வழுக்கி விழும்போது, ​​காலணியின் அடிப்பகுதிக்கும் அல்லது செருப்பின் கீழ்ப்பகுதிக்கும் வழுவழுப்பான தரைக்கும் இடையே செயல்படும் உராய்வு விசை இயக்க உராய்வு ஆகும். இந்தச் சிக்கல், ஒரு மோட்டார் சைக்கிள் அல்லது கார் ஈரமான மற்றும் வழுவழுப்பான சாலை மேற்பரப்பில் செல்லும்போது, ​​சக்கரம் வழுக்கும் வரை பிரேக் போடுவதைப் போன்றது. சக்கரங்கள் வழுக்கும்போது, ​​சக்கரத்தின் மேற்பரப்பிற்கும் சாலை மேற்பரப்பிற்கும் இடையே செயல்படும் உராய்வு விசை இயக்க உராய்வு விசை ஆகும். இதற்கு நேர்மாறாக, நீங்கள் நடக்கும்போது, ​​காலணியின் அடிப்பகுதிக்கும் அல்லது செருப்பின் கீழ்ப்பகுதிக்கும் தரை மேற்பரப்பிற்கும் இடையே செயல்படும் உராய்வு விசை நிலை உராய்வு விசை ஆகும். அதுபோலவே, சக்கரங்கள் வழுக்காதபோது, ​​சக்கரத்தின் மேற்பரப்பிற்கும் சாலைக்கும் இடையே செயல்படும் உராய்வு விசை நிலை உராய்வு ஆகும்.

2.1 நிலை உராய்வு விசை

நிலை உராய்வு விசை என்பது, பொருள்கள் இன்னும் நகராத நிலையில், ஒன்றையொன்று தொடும் பொருள்களின் மேற்பரப்பில் செயல்படும் உராய்வு விசையாகும்.

படம் 1 ஒரு தட்டையான தளத்தின் மேற்பரப்பில் அசையாமல் இருக்கும் ஒரு பொருளைக் காட்டுகிறது. அந்தப் பொருள் இன்னும் நகரவில்லை என்றால், நிலை உராய்வு விசை (fs) இழுவிசையை (F) விடச் சிறியதாக இருக்கும். அது தொடர்ந்து இழுக்கப்பட்டால், அந்தப் பொருள் நகரும். பொருள் நகரும்போது, ​​நிலை உராய்வு விசையின் (f) அளவு..._s) என்பது இழுவிசையின் (F) எண்ணளவுக்குச் சமம்.

மொத்த விசை (தொகுபயன் விசை) சுழியாக இருந்தால், பொருள்கள் ஓய்வு நிலையில் இருக்கும் என்று நியூட்டனின் முதல் விதி கூறுகிறது.

ΣF _y = 0 (பொருள் ஓய்வில் உள்ளது மற்றும் செங்குத்து திசையில் நகரவில்லை)

N – w = 0

N = w (1.2)

சமன்பாடு 1.1 இல் உள்ள N ஐ, சமன்பாடு 1.2 இல் உள்ள N ஆல் மாற்றவும்.

f _s = μ _s w

f _s = μ _s mg (1.3)

fs = நிலை உராய்வு (N), μs = நிலை உராய்வுக் கெழு, N = செங்குத்து விசை (N), w = புவியீர்ப்பு விசை (N), m = நிறை (kg), g = புவியீர்ப்பு முடுக்கம் (m/ ^s² )

நிலை உராய்வுக் குணகத்தைக் கண்டறிய விரும்பினால், சமன்பாடு 1.1 b-ஐப் பயன்படுத்தவும்.

Σf _x = 0 (பொருள் ஓய்வு நிலையில் உள்ளது மற்றும் கிடைமட்ட திசையில் நகரவில்லை)

F – f _s = 0

F = f _s (1.4)

பொருள் நகரத் தொடங்கும் போது, ​​அதிகபட்ச நிலை உராய்வு விசையானது தள்ளு அல்லது இழு விசையின் அளவிற்குச் சமமாக இருக்கும்.

2.2 இயக்க உராய்வு விசை

இயக்க உராய்வு விசை என்பது, ஒரு பொருள் நகரும்போது ஒன்றையொன்று தொடும் பொருட்களின் மேற்பரப்பில் செயல்படும் உராய்வு விசையாகும்.

_{இயக்க உராய்வுக் குணகத்தை (μ k} ) நீங்கள் கண்டறிய விரும்பினால் , சமன்பாடு 1.5 b ஐப் பயன்படுத்தவும்.

படம் 2, ஒரு பொருள் சீரான வேகத்தில் நகருமாறு தொடர்ந்து இழுக்கப்படுவதைக் காட்டுகிறது. சீரான வேகத்தில் நகரும்போது, ​​இயக்க உராய்வு விசையின் (fk) அளவு, இழுவிசையின் (F) அளவிற்குச் சமமாக இருக்கும்.

மொத்த விசை (தொகுபயன் விசை) சுழியாக இருந்தால், ஒரு பொருள் மாறாத வேகத்தில் இயங்கும் என்று நியூட்டனின் முதல் விதி கூறுகிறது.

ΣF _x = 0 (பொருள்கள் கிடைமட்ட திசையில் மாறாத வேகத்தில் நகரும்)

F – f _k = 0

F = f _k (1.6)

மாதிரிச் சிக்கல் 1:

ஒரு மாணவர், மேசையின் மேற்பரப்பில் உள்ள 1 கிலோகிராம் நிறையுள்ள ஒரு உத்திரத்தை, விசையளவி (விசை அளவிடும் கருவி) ஒன்றைப் பயன்படுத்தி இழுக்கிறார். உத்திரம் நகரும்போது, ​​விசையளவி 2 நியூட்டன் என்ற எண்ணைக் காட்டுகிறது. புவியீர்ப்பு முடுக்கம் = 10 மீ/வி² எனில் ^, (அ) நிலை உராய்வு விசையின் எண்மதிப்பையும் (ஆ) நிலை உராய்வுக் குணகத்தையும் கண்டறியவும்.

தீர்வு:

அறியப்பட்டவை : m = 1 kg, F = 2 N, g = 10 m/s² ^, w = mg = 10 N

(அ) ​​எஃப் _எஸ்

உத்திரம் நகரும்போது, ​​நிலை உராய்வு விசையின் அளவு இழுவிசையின் அளவுக்குச் சமமாக இருக்கும் (சமன்பாடு 1.4-ஐ ஒப்பிடுக). எனவே, f _s = F = 2 N.

(b) μ _s

f _s = μ _s w

2 N = (μ _s )(10 N)

μs = 2 N / 10 N = _0.2

மாதிரிச் சிக்கல் 2:

மேசையின் மேற்பரப்பிற்கு மேலே அமைந்துள்ள 1 கிலோகிராம் நிறையுள்ள ஒரு உத்திரம், சீரான வேகத்தில் நகருமாறு தொடர்ந்து இழுக்கப்படுகிறது. உத்திரம் சீரான வேகத்தில் நகரும்போது, ​​டைனமோமீட்டர் 1 நியூட்டன் என்ற எண்ணைக் காட்டுகிறது. புவியீர்ப்பு முடுக்கம் = 10 மீ/வி² எனில் ^, (அ) இயக்க உராய்வு விசையின் எண்மதிப்பு மற்றும் (ஆ) இயக்க உராய்வுக் குணகம் ஆகியவற்றைக் காண்க.

தீர்வு:

அறியப்பட்டவை: m = 1 kg, g = 10 m/s² ^, F = 1 N, w = mg = 10 N

(அ) ​​எஃப் _கே

உத்திரம் சீராக அல்லது மாறாத வேகத்தில் நகரும்போது, ​​இயக்க உராய்வு விசையின் அளவு இழுவிசையின் அளவுக்குச் சமமாக இருக்கும் (சமன்பாடு 1.6-ஐ ஒப்பிடுக).

எனவே f _k = F = 1 N

(b) μ _k

f _k = μ _k w

1 N = (μ _k )(10 N)

μ _k = 1 N / 10 N = 0.1