મુખ્ય વિષયવસ્તુ

Course: ધોરણ 11 ભૌતિક વિજ્ઞાન (ભારત) > Unit 9

Lesson 9: ઘર્ષણ

ઘર્ષણની સમીક્ષા

ઘર્ષણ માટે મુખ્ય ખ્યાલ, સમીકરણ, અને કૌશલ્યની સમીક્ષા કરો, ઘર્ષણ બળનું મૂલ્ય અને દિશા કઈ રીતે શોધી શકાય તે સહિત.

મુખ્ય શબ્દ

શબ્દ (સંજ્ઞા)	અર્થ
ઘર્ષણ ( $F_{f}$ ‍ અથવા $f$ ‍)	સંપર્ક બળ જે સપાટીઓ વચ્ચે સરકવાને અવરોધે.
ગતિક ઘર્ષણ ( $F_{f, k}$ ‍ અથવા $f_{k}$ ‍)	જયારે પદાર્થ સપાટી પર સરકતો હોય ત્યારે લાગતું ઘર્ષણ. તેની દિશા પદાર્થની સરકવાની વિરુદ્ધમાં હોય છે અને સંપર્ક સપાટીને સમાંતર હોય છે.
સ્થિત ઘર્ષણ ( $F_{f, s}$ ‍ અથવા $f_{s}$ ‍)	ઘર્ષણ જે પદાર્થને સપાટી પર સરકતો અટકાવે છે. દિશા બીજી સપાટીની વિરુદ્ધમાં પદાર્થને સરકતો બંધ કરે છે અને તે સંપર્ક સપાટીને સમાંતર હોય છે.
ઘર્ષણનો અચળાંક ( $μ$ ‍)	સંખ્યા સામાન્ય રીતે $0$ ‍ અને $1$ ‍ ની વચ્ચે હોય છે જે બે સપાટીઓ વચ્ચેના ખરબચડાપણાને દર્શાવે છે, જ્યાં $0$ ‍ લપસણું છે અને $1$ ‍ એ ખૂબ જ ખરબચડું છે. ઘર્ષણ બળ અને લંબ બળનો એકમ-રહિત ગુણોત્તર છે. જે સપાટીઓ સરકતી નથી તેના માટે સ્થિત ઘર્ષણ અચળાંક $μ_{s}$ ‍ છે, જયારે સરકતી સપાટીઓ માટે ગતિક $μ_{k}$ ‍ માટે છે.

જો

μ

એ

1

કરતા વધારે હોય, તો તેનો અર્થ થાય કે સરકતા પદાર્થને અવરોધતું બળ લંબ બળ કરતા વધારે છે.

એક ઉદાહરણ જ્યાં

μ > 1

એ વેલક્રો છે. આ પરિસ્થિતિમાં, બે સપાટીઓ કઈ રીતે આંતરક્રિયા કરે છે તે થોડું જટિલ છે.

ભૌતિક વિજ્ઞાનના શરૂઆતના અભ્યાસક્રમ માટે (AP Physics 1, AP Physics C, or entry level college physics courses),

μ

નો વિસ્તાર 0 થી 1 જ હોય છે. તો પણ હજુ આ વાસ્તવિક દુનિયાના પ્રશ્નોનો બહોળા પ્રમાણમાં સમાવેશ કરે છે.

સમીકરણ

સમીકરણ	સંજ્ઞાનો અર્થ	શબ્દોમાં અર્થ
$\| \vec{F_{f, k}} \| = μ_{k} \| \vec{F_{N}} \|$ ‍	$F_{f, k}$ ‍ ગતિક ઘર્ષણ છે, $μ_{k}$ ‍ ગતિક ઘર્ષણનો અચળાંક છે, $F_{N}$ ‍ લંબ બળ છે	ગતિક ઘર્ષણનું મૂલ્ય એ લંબ બળનું મૂલ્ય અને બે સરકતી સપાટી વચ્ચેના સરકતાપણાના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
$\| \vec{F_{f, s}} \| \leq μ_{s} \| \vec{F_{N}} \|$ ‍	$F_{f, s}$ ‍ સ્થિત ઘર્ષણ છે, $μ_{s}$ ‍ સ્થિત ઘર્ષણનો અચળાંક છે, $F_{N}$ ‍ લંબ બળ છે	સ્થિત ઘર્ષણનું મૂલ્ય એ લંબ બળનું મૂલ્ય અને બે સરકતી સપાટી વચ્ચેના સરકતાપણાના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
$μ = \frac{\| \vec{F_{f}} \|}{\| \vec{F_{N}} \|}$ ‍	$F_{f}$ ‍ ઘર્ષણ છે, $μ$ ‍ ઘર્ષણનો અચળાંક છે, $F_{N}$ ‍ લંબ બળ છે	ઘર્ષણનો અચળાંક ઘર્ષણ બળનું મૂલ્ય ભાગ્યા લંબ બળના મૂલ્યનો ગુણોત્તર છે.

ઘર્ષણ બળની દિશા કઈ રીતે શોધવી

સ્થિત ઘર્ષણ સરકતો અટકાવે છે

સ્થિત ઘર્ષણ એ બળ છે જે પદાર્થને ઢોળાવ પર પોતાની જગ્યાએ પકડી રાખે છે, જેમ કે આકૃતિ 1 માં ચીઝ. પદાર્થ જે દિશામાં ઘર્ષણ વગર સરકી શકે તેની વિરુદ્ધમાં ઘર્ષણ બળ દર્શાવ્યું છે. સ્થિત ઘર્ષણ આ ચીઝને ઢોળાવ પર ગુરુત્વાકર્ષણ વડે નીચે ખેંચાતું અટકાવે છે.

જયારે પદાર્થ ગતિ કરતા હોય તે સ્થિત ઘર્ષણનું બીજું ઉદાહરણ છે. જયારે તમે ચાલી રહ્યા હોવ, ત્યારે તમે જે દિશામાં ગતિ કરવાનો પ્રયત્ન કરો છે તે દિશામાં સ્થિત ઘર્ષણ ધક્કો મારે (નીચેની આકૃતિ 2 જુઓ). પગ જમીન પર ધક્કો મારે, અને ઘર્ષણ વિના પગ પાછળની તરફ સરકે (બરફ પર ચાલીએ એ રીતે). સ્થિત ઘર્ષણ તે દિશામાં ધક્કો મારે જે તમારા પગને લપસતો અટકાવે છે, જેનાથી આગળની તરફ ગતિ કરી શકાય.

પદાર્થની સરકવાની વિરુદ્ધ દિશામાં ગતિક ઘર્ષણ કામ કરે

ગતિક ઘર્ષણ હંમેશા પદાર્થની સરકવાની દિશાનો વિરોધ કરે છે. નીચેની આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા મુજબ, ઢોળાવ પર ઘર્ષણ બળ

f_{k}

નીચેની તરફ છે. જો પદાર્થ ઢોળાવ પર નીચેની તરફ ગતિ કરી રહ્યો હોય, તો

f_{k}

ઢોળાવ પર ઉપર લાગે.

ઘર્ષણ બળનું મૂલ્ય કઈ રીતે નક્કી કરી શકાય

સંપર્કમાં રહેલી બે સપાટીઓ, અને બંને સપાટીઓ એકસાથે કેટલા જોરથી ધક્કો મારે છે તેના વડે ઘર્ષણ નક્કી કરી શકાય (લંબ બળ

F_{N}

ઘર્ષણનો અચળાંક ( $μ$ ‍): આ બે સપાટીઓ વચ્ચે ખરબચડાપણું દર્શાવે છે. વધુ ઘર્ષણનો અચળાંક વધુ ઘર્ષણ ઉતપન્ન કરે.
લંબ બળ ( $F_{N}$ ‍): સપાટીઓને એકસાથે વધુ જોરથી દબાવવાથી ઘર્ષણમાં વધારો થાય. આ એક કારણ છે કે શા માટે જમીન ભારે પદાર્થોને ખસેડવા અઘરા છે.

ઘર્ષણના આ પરિબળોનો સમાવેશ નીચેના વ્યાપક સમીકરણમાં કરવામાં આવ્યો છે:

| \vec{F_{f}} | \leq μ | \vec{F_{N}} |

આપેલા પદાર્થ માટે ઘર્ષણની હંમેશા એક જ કિંમત રહેતી નથી, તે બદલાય છે. નીચેની આકૃતિ 4 માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે રેફ્રિજરેટરને ધક્કો મારતા વ્યક્તિની કલ્પના કરીને તે કઈ રીતે થાય તે શીખીએ. જયારે આપણે પ્રારંભમાં સ્થિર અવસ્થામાં રહેલા રેફ્રિજરેટરને બાહ્ય બળ

F_{app}

સાથે ધક્કો મારીએ અને તે ખસવાની શરૂઆત કરે, તો સ્થિત અને ગતિક ઘર્ષણ બંને જુદા જુદા સમયે પદાર્થ પર પાછો ધક્કો મારે.

સ્થિત ઘર્ષણ

પ્રારંભમાં આકૃતિ 4 માં સ્થિત ઘર્ષણ

F_{f, s}

રેફ્રિજરેટરને ગતિ કરતી રોકે છે. પણ આપણે જેમ વધુ અને વધુ બળ

F_{app}

લાગુ પાડવાનું ચાલુ રાખીએ, રેફ્રિજરેટર સરકવાની શરૂઆત કરે. કારણકે સ્થિત ઘર્ષણ પાસે મહત્તમ કિંમત હોય છે જેથી પદાર્થ સરકવાની શરૂઆત કરે તે પહેલા તે પહોંચી શકે.

| F_{app} | \leq | F_{f, s_{m a x}} |

છે, રેફ્રિજરેટર સ્થિર અવસ્થામાં જ રહે. આને નીચેના સમીકરણ વડે વર્ણવી શકાય:

| \vec{F_{f, s}} | \leq μ_{s} | \vec{F_{N}} |

ગતિક ઘર્ષણ

એકવાર પદાર્થ સરકવાની શરૂઆત કરે, તો તે ગતિને અવરોધવા માટે ગતિક ઘર્ષણ

F_{f, k}

સમાન જથ્થા સાથે કામ કરે:

| \vec{F_{f, k}} | = μ_{k} | \vec{F_{N}} |

સામાન્ય ભૂલો અને ખોટા ખ્યાલો

લોકો ઘણી વાર ઘર્ષણ બળ $F_{f}$ ‍ માટે ઘર્ષણ બળના અચળાંક $μ$ ‍ ને લેવાની ભૂલ કરે છે. ઘર્ષણ બળનો અચળાંક એક સંખ્યા છે જે બે સપાટીઓ વચ્ચેની આંતરક્રિયા દર્શાવે છે, તે બળ નથી. ઘર્ષણ બળ શોધવા માટે,

μ

નો ગુણાકાર પદાર્થ પરના લંબ બળ સાથે થવો જોઈએ.

વધુ શીખો

ઘર્ષણની વધુ ઊંડી સમજણ માટે, સ્થિત અને ગતિક ઘર્ષણની સરખામણીનો વિડીયો જુઓ.

તમારી સમજ અને આ ખ્યાલ તરફના તમારા કૌશલ્યના કાર્યને ચકાસવા, ઘર્ષણ પરનો મહાવરો ચકાસો.

વાર્તાલાપમાં જોડાવા માંગો છો?

લોગ ઇન

વડે ગોઠવવું:

No posts yet.

શું તમે અંગ્રેજી સમજો છો? ખાનએકેડેમીની અંગ્રેજીની સાઇટ પર વધુ ચર્ચા થતી જોવા માટે અહીં ક્લિક કરો.