घर्षण

 

घर्षण हा भौतिक आविष्कार रोजच्या जीवनक्रमात पदोपदी जाणवतो. घर्षणामुळे
निर्माण होणारी प्रेरणा ही एकमेकांना स्पर्श करणाऱ्या दोन पृष्ठभागांच्या सापेक्ष
गतीला विरोध करते. अशा प्रकारे घर्षण हे वस्तूच्या गतीला अडथळा निर्माण करीत असते.
तरीपण घर्षण आवश्यक आहे. जगात घर्षण अजिबात नसून चालणार नाही. त्याच्या अभावी
आपणास चालणेही अशक्य होईल घर्षणामुळेच आपण रस्त्यावरून सहज चालू शकतो. पण
निसरड्यावर किंवा गुळगुळीत फरशीवर (जिचे घर्षण फारच कमी आहे) चालणे अवघड होते.
शास्त्रज्ञ निरनिराळ्या उपायांनी यंत्रांतील घर्षण कमी करण्याचे प्रयत्न करीत
आहेत. गोल चाकाचा उगम हा त्यापैकीच एक होय. कारण परिघर्षण (एखादा पदार्थ
पृष्ठभागावरून स्वतःभोवती फिरत जाताना होणारे घर्षण) हे सर्वांत कमी गतिविरोधक
असते. मोटारीमध्ये निरनिराळ्या भागांच्या घर्षणामुळे २०% शक्तीची हानी होते. तसेच
घर्षणामुळे यंत्रांच्या निरनिराळ्या भागांचीही झीज होत असते.

घर्षणाचे नियम : प्रयोगावरून घर्षणासंबंधी पुढील नियम
प्रस्थापित झालेले आहेत.

(१) घर्षण प्रेरणा ही स्वसमायोजी (स्वतः जुळवून घेणारी)
प्रेरणा आहे. वस्तूला सरकविण्याकरिता लावलेली प्रेरणा वाढविली असता घर्षण
प्रेरणादेखील काही मर्यादेपर्यंत वाढत राहते. घर्षण प्रेरणा आणि लावलेली प्रेरणा
यांच्या दिशा परस्परांविरुद्ध असतात. वस्तू सरकण्याच्या बेतात असताना घर्षण
प्रेरणा महत्तम होते व ह्या महत्तम घर्षण प्रेरणेस सीमांत घर्षण असे म्हणतात आणि
त्याचे मूल्य निरनिराळ्या पृष्ठभागांच्या जोड्यांकरिता निरनिराळे असते.

(२) दोन वस्तूंमधील सीमांत घर्षण व त्या वस्तूंच्या
स्पर्शबिंदूशी होणारी प्रलंब (काटकोनात असणारी) प्रतिक्रिया यांचे गुणोत्तर हे एक
स्थिरांक असते. जर र ही प्रलंब प्रतिक्रिया असेल आणि स हे दोन पृष्ठभागांतील
सीमांत घर्षण असेल, तर स α र
किंवा स/र = घ

घ ह्या स्थिरांकास घर्षणांक असे म्हणतात.

(३) घर्षणांक हा स्पर्श होणाऱ्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळावर
अवलंबून नसतो.

(४) घर्षण प्रेरणा ही दोन पृष्ठभागांच्या सापेक्ष गतीवर
अवलंबून नसते.

घर्षणाची उत्पत्ती : निरनिराळ्या प्रयोगांनी असे दिसून आले आहे की, घर्षण हे एकमेकांशी सापेक्ष गती असलेल्या व एकावर एक
असलेल्या पृष्ठभागांमधील आसंजनामुळे (स्पर्श करणारी दोन पृष्ठे एकमेकांना धरून
राहण्यामुळे) निर्माण होते आणि ते घर्षण कर्तरण (जी प्रेरणा एखाद्या प्रतलास
लावल्यास ते प्रतल लगतच्या प्रतलावरून सरकते अशा प्रेरणेमुळे होणारी क्रिया)
करण्याकरिता लागणारी प्रेरणा दर्शविते. तसेच एखाद्या पृष्ठभागावरील उंच-सखल भाग हा
मऊ पृष्ठभागातून जोराने मार्ग काढतो व त्यामुळे घर्षण वाढते. तुलनात्मक रीतीने
पाहता यात कर्तरण जास्त असते म्हणून

घर्षण = कर्तरण मूल्य X स्पर्श करणारे क्षेत्रफळ

तापमान व
घर्षण : दोन पृष्ठभागांचे
घर्षण जर जोराने होत असेल, तर त्यामुळे त्यांच्या तापमानामध्ये वाढ होते, ही महत्त्वाची गोष्ट ध्यानात घ्यावयास हवी. घर्षणाविरुद्ध
केलेल्या कार्याचे उष्णतेमध्ये रूपांतर होते व ह्यामुळे स्पर्शबिंदूंचे तापमान
वाढते. जरी ही वाढ लक्षात घेण्यासारखी नसली व पृष्ठभाग थंड वाटत असला, तरी ही गोष्ट प्रयोगाने सिद्ध झालेली आहे. दोन निराळ्या
धातूंच्या पृष्ठभागांत तपयुग्म (दोन भिन्न धातूंच्या तारांचे सांधे भिन्न तापमानात
ठेवल्यामुळे उत्पन्न होणारा विद्युत् दाब मोजण्याचे एक साधन) वापरून पृष्ठभागांतील
स्पर्शबिंदूमध्ये उष्णता फरकामुळे निर्माण होणारी विद्युत् चालक प्रेरणा (विद्युत्
प्रवाह वाहण्यास कारणीभूत होणारी प्रेरणा) मोजली असता ही गोष्ट सिद्ध होते. अशा
बिंदूपाशी जरी तापमान जवळजवळ १,०००० से. इतके असले, तरी हे तापमान क्षणिक असते. ह्या बिंदूंना उष्ण बिंदू असे म्हणतात. अर्थात हे
तापमान त्या धातूच्या वितळबिंदूपेक्षा जास्त राहू शकत नाही, हे उघड आहे. हे तापमान वस्तूच्या वजनावर, घर्षणाच्या त्वरेवर, धातूच्या औष्णिक संवाहकतेवर व धातूच्या वितळबिंदूवर अवलंबून
असते. वरील प्रकारामुळे धातू मृदू होणे किंवा वितळणे ह्यासारखे प्रकार होऊन
पृष्ठभागाची झीज होते. वितळलेल्या धातूच्या दोन पृष्ठभागांमध्ये तयार झालेला
पापुद्रा घर्षण कमी करतो. वंगण वापरताना ही गोष्ट लक्षात घेणे जरूर आहे, कारण तापमानातील वाढीमुळे वंगाणाचे कार्य असफल होते.