ঘর্ষণ শক্তির প্রকার: তুলনামূলক বৈশিষ্ট্য এবং উদাহরণ

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 05:18

ঘর্ষণ শক্তি হল একটি শারীরিক পরিমাণ যা শরীরের যেকোনো নড়াচড়াকে বাধা দেয়। এটি একটি নিয়ম হিসাবে ঘটে যখন দেহগুলি কঠিন, তরল এবং বায়বীয় পদার্থে চলে। বিভিন্ন ধরনের ঘর্ষণ শক্তি মানুষের জীবনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, কারণ তারা শরীরের গতির অত্যধিক বৃদ্ধি রোধ করে।

ঘর্ষণ শক্তির শ্রেণীবিভাগ

সাধারণ ক্ষেত্রে, সমস্ত ধরণের ঘর্ষণ শক্তিকে তিন প্রকার দ্বারা বর্ণনা করা হয়: স্লাইডিং, ঘূর্ণায়মান এবং বিশ্রামের ঘর্ষণ বল। প্রথমটি স্থির, অন্য দুটি গতিশীল। বিশ্রামে ঘর্ষণ শরীরকে নড়াচড়া করতে শুরু করতে বাধা দেয়, ফলস্বরূপ, স্লাইড করার সময়, ঘর্ষণ বিদ্যমান থাকে যখন শরীরটি তার চলাচলের সময় অন্য শরীরের পৃষ্ঠের সাথে ঘষে। একটি বৃত্তাকার বস্তু নড়াচড়া করলে ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ ঘটে। একটা উদাহরণ নেওয়া যাক। প্রকারের একটি আকর্ষণীয় উদাহরণ (ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ শক্তি) হল অ্যাসফল্টের উপর গাড়ির চাকার নড়াচড়া৷

ঘর্ষণ শক্তির প্রকৃতি হল দুটি দেহের ঘষার পৃষ্ঠের মধ্যে মাইক্রোস্কোপিক অসম্পূর্ণতার অস্তিত্ব। এই কারণে, ফলে শক্তি অভিনয়একটি বস্তু নড়াচড়া বা নড়াচড়া শুরু করে, সাপোর্ট N এর স্বাভাবিক বিক্রিয়ার বলের যোগফল নিয়ে গঠিত, যা যোগাযোগকারী সংস্থাগুলির পৃষ্ঠের উপর লম্বভাবে নির্দেশিত হয় এবং ঘর্ষণ শক্তি F এর সাথে সমান্তরালভাবে নির্দেশিত হয়। যোগাযোগ পৃষ্ঠ এবং শরীরের আন্দোলনের বিপরীত।

দুটি কঠিন পদার্থের মধ্যে ঘর্ষণ

যখন বিভিন্ন ধরণের ঘর্ষণ শক্তির বিষয়টি বিবেচনা করা হয়, তখন দুটি কঠিন দেহের জন্য নিম্নলিখিত নিদর্শনগুলি পরিলক্ষিত হয়েছিল:

1. ঘর্ষণ বল সমর্থন পৃষ্ঠের সমান্তরালভাবে নির্দেশিত হয়।
2. ঘর্ষণ সহগ যোগাযোগকারী পৃষ্ঠের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে, সেইসাথে তাদের অবস্থার উপর।
3. সর্বোচ্চ ঘর্ষণ শক্তি স্বাভাবিক বল বা সমর্থন প্রতিক্রিয়ার সরাসরি অনুপাতে যা যোগাযোগের পৃষ্ঠের মধ্যে কাজ করে।
4. একই দেহের জন্য, শরীর নড়াচড়া শুরু করার আগে ঘর্ষণ শক্তি বেশি হয় এবং তারপর শরীর নড়াচড়া শুরু করলে কমে যায়।
5. ঘর্ষণ সহগ যোগাযোগ এলাকার উপর নির্ভর করে না, এবং এটি কার্যত স্লাইডিং গতির উপর নির্ভর করে না।

আইন

গতির সূত্রের উপর পরীক্ষামূলক উপাদানের সংক্ষিপ্তসার, আমরা ঘর্ষণ সংক্রান্ত নিম্নলিখিত মৌলিক আইনগুলি প্রতিষ্ঠা করেছি:

1. দুটি দেহের মধ্যে পিছলে যাওয়ার প্রতিরোধ তাদের মধ্যে কাজ করে এমন স্বাভাবিক শক্তির সমানুপাতিক।
2. ঘষা দেহের মধ্যে চলাচলের প্রতিরোধ তাদের মধ্যে যোগাযোগের জায়গার উপর নির্ভর করে না।

দ্বিতীয় আইনটি প্রদর্শনের জন্য, আমরা নিম্নলিখিত উদাহরণটি দিতে পারি: আপনি যদি একটি ব্লক গ্রহণ করেন এবং পৃষ্ঠের উপর স্লাইড করে এটি সরান, তাহলে এই ধরনের আন্দোলনের জন্য প্রয়োজনীয় বলযখন ব্লকটি তার লম্বা পাশ দিয়ে পৃষ্ঠের উপর থাকে এবং যখন এটি তার শেষের সাথে দাঁড়ায় তখন একই হবে৷

পদার্থবিদ্যার বিভিন্ন ধরনের ঘর্ষণ শক্তি সম্পর্কিত আইনগুলি 15 শতকের শেষের দিকে লিওনার্ড দা ভিঞ্চি আবিষ্কার করেছিলেন। তারপরে তারা দীর্ঘ সময়ের জন্য ভুলে গিয়েছিল, এবং শুধুমাত্র 1699 সালে তারা ফরাসি প্রকৌশলী আমন্টন দ্বারা পুনরায় আবিষ্কৃত হয়েছিল। সেই থেকে, ঘর্ষণ আইন তার নাম বহন করে।

বিশ্রামে পিছলে যাওয়ার চেয়ে ঘর্ষণ বল বেশি কেন?

বিভিন্ন ধরণের ঘর্ষণ শক্তি (বিশ্রাম এবং স্লাইডিং) বিবেচনা করার সময়, এটি লক্ষ করা উচিত যে স্থির ঘর্ষণ শক্তি স্থির ঘর্ষণ সহগ এবং সমর্থনের প্রতিক্রিয়া শক্তির গুণফলের চেয়ে কম বা সমান। ঘর্ষণ সহগ পরীক্ষামূলকভাবে এই ঘষার উপকরণগুলির জন্য নির্ধারিত হয় এবং উপযুক্ত টেবিলে প্রবেশ করানো হয়৷

ডাইনামিক ফোর্স স্থির বলের মতোই গণনা করা হয়। শুধুমাত্র এই ক্ষেত্রে, ঘর্ষণ সহগ বিশেষভাবে স্লাইডিং জন্য ব্যবহৃত হয়। ঘর্ষণ সহগ সাধারণত গ্রীক অক্ষর Μ (mu) দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। সুতরাং, উভয় ঘর্ষণ শক্তির সাধারণ সূত্র হল: F_tr=ΜN, যেখানে N হল সমর্থন প্রতিক্রিয়া বল৷

এই ধরনের ঘর্ষণ শক্তির মধ্যে পার্থক্যের প্রকৃতি সুনির্দিষ্টভাবে প্রতিষ্ঠিত হয়নি। যাইহোক, বেশিরভাগ বিজ্ঞানীরা বিশ্বাস করেন যে স্লাইডিংয়ের জন্য স্থির ঘর্ষণ শক্তি তার চেয়ে বেশি, কারণ যখন দেহগুলি কিছু সময়ের জন্য একে অপরের তুলনায় বিশ্রামে থাকে, তখন তাদের পৃষ্ঠের মধ্যে আয়নিক বন্ধন বা পৃষ্ঠের পৃথক বিন্দুগুলির মাইক্রোফিউশন তৈরি হতে পারে। এই কারণগুলি স্ট্যাটিক বৃদ্ধির কারণসূচক।

অনেক ধরণের ঘর্ষণ শক্তির একটি উদাহরণ এবং তাদের প্রকাশ হল একটি গাড়ির ইঞ্জিনের সিলিন্ডারে থাকা পিস্টন, যা ইঞ্জিনটি দীর্ঘ সময় ধরে না চললে সিলিন্ডারে "সোল্ডার" করা হয়৷

অনুভূমিক স্লাইডিং বডি

আসুন একটি শরীরের জন্য গতির সমীকরণ পাওয়া যাক যেটি, একটি বাহ্যিক শক্তি F_in এর ক্রিয়ায়, স্লাইড করে পৃষ্ঠ বরাবর চলতে শুরু করে। এই ক্ষেত্রে, নিম্নলিখিত শক্তিগুলি শরীরের উপর কাজ করে:

• F_v – বাহ্যিক শক্তি;
• F_tr - ঘর্ষণ বল যা F_v;
• N হল সাপোর্টের বিক্রিয়া বল, যা P শরীরের ওজনের পরম মানের সমান এবং পৃষ্ঠের দিকে, অর্থাৎ এটির একটি সমকোণে নির্দেশিত হয়।

সমস্ত শক্তির নির্দেশনা বিবেচনায় নিয়ে, আমরা এই গতির ক্ষেত্রে নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র লিখি: F_v - F_tr=ma, যেখানে m - শরীরের ভর, a - আন্দোলনের ত্বরণ। জেনে রাখলে যে F_tr=ΜN, N=P=mg, যেখানে g হল বিনামূল্যে পতনের ত্বরণ, আমরা পাই: F_v – Μmg=ma. যেখান থেকে, স্লাইডিং বডিটি যে ত্বরণের সাথে নড়াচড়া করে তা প্রকাশ করলে আমরা পাই: a=F / m – Μg.

তরলে একটি অনমনীয় দেহের নড়াচড়া

কি ধরনের ঘর্ষণ শক্তি বিদ্যমান তা বিবেচনা করার সময়, একজনকে পদার্থবিজ্ঞানের একটি গুরুত্বপূর্ণ ঘটনা উল্লেখ করা উচিত, যেটি একটি তরল পদার্থে কীভাবে একটি কঠিন শরীর চলে তার বর্ণনা। এই ক্ষেত্রে, আমরা অ্যারোডাইনামিক ঘর্ষণ সম্পর্কে কথা বলছি, যা তরলে শরীরের গতির উপর নির্ভর করে নির্ধারিত হয়। আন্দোলন দুই ধরনের হয়:

• যখনএকটি অনমনীয় শরীর কম গতিতে চলে, কেউ লেমিনার গতির কথা বলে। লেমিনার গতিতে ঘর্ষণ বল বেগের সমানুপাতিক। একটি উদাহরণ হল গোলাকার দেহের জন্য স্টোকসের আইন৷
• যখন একটি তরলের মধ্যে একটি শরীরের নড়াচড়া একটি নির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ড মানের চেয়ে বেশি গতিতে ঘটে, তখন তরল প্রবাহ থেকে ঘূর্ণিগুলি শরীরের চারপাশে উপস্থিত হতে শুরু করে। এই ঘূর্ণিগুলি একটি অতিরিক্ত বল তৈরি করে যা চলাচলে বাধা দেয় এবং ফলস্বরূপ, ঘর্ষণ বলটি গতির বর্গক্ষেত্রের সমানুপাতিক হয়৷

ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ বলের প্রকৃতি

ঘর্ষণ শক্তির ধরন সম্পর্কে কথা বলার সময়, ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ শক্তিকে তৃতীয় প্রকার বলা প্রথাগত। এটি নিজেকে প্রকাশ করে যখন একটি দেহ একটি নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের উপর ঘূর্ণায়মান হয় এবং এই দেহ এবং পৃষ্ঠের বিকৃতি ঘটে। অর্থাৎ, একেবারে অ-বিকৃত শরীর এবং পৃষ্ঠের ক্ষেত্রে, ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ শক্তি সম্পর্কে কথা বলার কোন মানে নেই। আসুন আরও ঘনিষ্ঠভাবে দেখা যাক।

ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ সহগের ধারণাটি স্লাইডিংয়ের মতোই। যেহেতু ঘূর্ণায়মান সময় শরীরের পৃষ্ঠতলের মধ্যে কোন স্লিপেজ থাকে না, তাই ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ সহগ স্লাইডিংয়ের তুলনায় অনেক কম।

যে প্রধান ফ্যাক্টরটি সহগকে প্রভাবিত করে তা হল ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ বলের প্রকারের জন্য যান্ত্রিক শক্তির হিস্টেরেসিস। বিশেষত, চাকা, যে উপাদান থেকে এটি তৈরি করা হয় তার উপর নির্ভর করে, সেইসাথে এটি যে লোড বহন করে তার উপর নির্ভর করে, চলাচলের সময় স্থিতিস্থাপকভাবে বিকৃত হয়। স্থিতিস্থাপক বিকৃতির পুনরাবৃত্তিমূলক চক্র যান্ত্রিক শক্তির অংশকে তাপ শক্তিতে স্থানান্তরিত করে। উপরন্তু, কারণেক্ষতি, চাকা এবং পৃষ্ঠের সংস্পর্শে ইতিমধ্যে কিছু সীমিত যোগাযোগ এলাকা রয়েছে৷

ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ বল সূত্র

যদি আমরা চাকা ঘোরানো বলের মুহুর্তের জন্য অভিব্যক্তি প্রয়োগ করি, তাহলে আমরা বুঝতে পারি যে ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ বল হল F_tr.k.=Μ _k N / R, এখানে N হল সাপোর্টের বিক্রিয়া, R হল চাকার ব্যাসার্ধ, Μ_{к –} ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ সহগ। এইভাবে, ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ বল ব্যাসার্ধের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক, যা ছোট চাকার চেয়ে বড় চাকার সুবিধা ব্যাখ্যা করে।

চাকার ব্যাসার্ধের সাথে এই বলের বিপরীত আনুপাতিকতা নির্দেশ করে যে ভিন্ন ভিন্ন ব্যাসার্ধের দুটি চাকার ক্ষেত্রে যার ভর একই এবং একই উপাদান দিয়ে তৈরি, বৃহত্তর ব্যাসার্ধের চাকাটি সহজতর বাজে।

ঘূর্ণায়মান অনুপাত

এই ধরণের ঘর্ষণ বলের সূত্র অনুসারে, আমরা পাই যে ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ সহগ Μ_k এর দৈর্ঘ্যের মাত্রা রয়েছে। এটি মূলত যোগাযোগকারী সংস্থার প্রকৃতির উপর নির্ভর করে। ব্যাসার্ধে ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ সহগের অনুপাত দ্বারা নির্ধারিত মানটিকে ঘূর্ণায়মান সহগ বলা হয়, অর্থাৎ C_k=Μ_k / R হল একটি মাত্রাহীন পরিমাণ।

ঘূর্ণায়মান সহগ C_k স্লাইডিং ঘর্ষণ Μ_tr এর থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে কম। অতএব, কোন ধরনের ঘর্ষণ বল সবচেয়ে ছোট এই প্রশ্নের উত্তর দেওয়ার সময়, আমরা নিরাপদে ঘূর্ণায়মান ঘর্ষণ বল বলতে পারি। এই সত্যটির জন্য ধন্যবাদ, চাকা আবিষ্কারকে প্রযুক্তিগত অগ্রগতির একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ হিসাবে বিবেচনা করা হয়।মানবতা।

ঘূর্ণায়মান অনুপাত সিস্টেম নির্দিষ্ট এবং নিম্নলিখিত বিষয়গুলির উপর নির্ভর করে:

• চাকা এবং পৃষ্ঠের কঠোরতা (চলাচলের সময় দেহের বিকৃতি যত কম হয়, ঘূর্ণায়মান সহগ তত কম হয়);
• চাকার ব্যাসার্ধ;
• ওজন যা চাকার উপর কাজ করে;
• যোগাযোগ পৃষ্ঠ এলাকা এবং এর আকৃতি;
• চাকা এবং পৃষ্ঠের মধ্যে যোগাযোগের ক্ষেত্রে সান্দ্রতা;
• শরীরের তাপমাত্রা