వస్తువు స్థితిని మార్చే ప్రయత్నమే బలం!
- వస్తువుల నిశ్చలస్థితిని గాని,సమవేగంతో రుజు
- మార్గంలో పోయే స్థితిని గాని మార్చేది లేదా
- మార్చడానికి ప్రయత్నించే దాన్ని బలం అంటారు.
- ఇది సదిశ రాశి.
వివిధ రకాల బలాలు
- వస్తువును తాకుతూ, దానిపై బలం ప్రయోగిస్తే అది బల ప్రయోగ దిశలో కదులుతుంది. ఈ బలాన్నే యాంత్రిక బలం అంటారు.
- ఒక శక్తిమంతమైన అయస్కాంతాన్ని ఒక కారుకు ఎదురుగా, తాకకుండా పట్టుకుంటే ఆ కారు అయస్కాంతం వైపునకు కదులుతుంది. అయస్కాంతం కలుగజేసిన ఆ బలాన్ని అయస్కాంత బలం అంటారు.
- ఒక ప్లాస్టిక్ దువ్వెనను తీసుకుని పొడిజుట్టును చాలాసార్లు దువ్వుకున్నాక ఈ దువ్వెనను చిన్న కాగితం ముక్క లేదా బిరడా ముక్క దగ్గరగా తాకకుండా పట్టుకోవాలి. అప్పుడు కాగితపు ముక్కలు దువ్వెన వైపునకు కదులుతాయి. దీనికి కారణం దువ్వెన, కాగితపు ముక్కల మధ్య గల విద్యుత్ ఆకర్షణ బలం.
- భూమి దానికి దగ్గరగా ఉన్న ప్రతి వస్తువునూ దాని కేంద్రం వైపునకు ఆకర్షిస్తుంది. భూమికి చంద్రునికి మధ్య దూరం చాలా ఎక్కువగా ఉన్నా వాటి మధ్య బలం ఉంటుంది.
- సూర్యుడికి గ్రహాలకు మధ్య కొన్ని మిలియన్ల కిలోమీటర్ల దూరం ఉన్నప్పటికీ, సూర్యుడి అత్యధిక ద్రవ్యరాశి వల్ల గ్రహాలను ఆకర్షిస్తున్నాడు. ఈ బలాన్ని గురుత్వాకర్షణ బలం అంటారు.
న్యూటన్ మొదటి గమన సూత్రం - ప్రతి వస్తువు దాని స్థితిని మార్చడానికి ఏ బాహ్య బలం పనిచేయకపోతే నిశ్చల స్థితిలోగాని, సమవేగంతో రుజుమార్గంలో పోయే స్థితిలో గాని ఉండిపోతుంది.
జడత్వం
- ఏ బాహ్య బలం పనిచేయకపోతే నిశ్చ స్థితిలో ఉన్న వస్తువు అదే స్థితిలోనూ, సమవేగంతో రుజుమార్గంలో గమించే వస్తువు అదే గమన స్థితిలోనూ ఉండిపోయే వస్తు ధర్మాన్ని జడత్వం అంటారు.
- కొన్ని క్యారమ్ కాయిన్స్ తీసుకుని ఒకదానిపై ఒకటి పేర్చి స్ట్రైకర్తో గట్టిగా అట్టడుగు కాయిన్ను గురిచూసి కొడితే అది మాత్రమే బయటకు వస్తుంది. జడత్వం వల్ల మిగిలిన కాయిన్లు గల వరుస అదేవిధంగా ఉండిపోతుంది.
- సిటీ బస్సులో నిలబడి ఉన్న వ్యక్తి అది హఠాత్తుగా, ఎక్కువ వేగంతో కదలడం మొదలుపెడితే వెనక్కు పడిపోతాడు. దాన్నే నిశ్చల స్థితికి సంబంధించిన జడత్వం అంటారు.
- కదులుతున్న బస్సులో నిలబడిన వ్యక్తి బస్సు హఠాత్తుగా ఆగితే ముందుకు పడిపోతాడు. దీన్నే గమన జడత్వం అంటారు.
స్పర్శా బలాలు - ఒక వస్తువు మరొక వస్తువుతో స్పర్శలో ఉంటే వాటి మధ్య ఏర్పడే బలాలను స్పర్శా బలాలు అంటారు. ఇవి న్యూటన్ మూడో నియమాన్ని సంతృప్తిపరిచే విధంగా ఉంటాయి.
- స్పర్శ తలాలకు ఉండే స్పర్శా బలాలను అభిలంబ చర్య అంటారు.
- స్పర్శ తలాలకు సమాంతరంగా ఉండే స్పర్శా బలాలను ఘర్షణ అంటారు.
ఘర్షణ బలాలు
l ఒకదానికొకటి స్పర్శిస్తున్న రెండు తలాల మధ్య సాపేక్ష చలనం ఉంటే ఆ చలనాన్ని ఎదిరించే బలాన్ని ఘర్షణ బలం అంటారు.
ఘర్షణ బలం రకాలు
- స్థెతిక ఘర్షణ: విరామ స్థితిలో గల వస్తువుల మధ్య ఘర్షణను ైస్థెతిక ఘర్షణ అంటారు. ఇది వస్తువు మధ్య జరగబోయే చలనాన్ని వ్యతిరేకిస్తుంది. వస్తువుపై అనువర్తిత బలం ప్రయోగించినప్పుడు మాత్రమే ైస్థెతిక ఘర్షణ బలం పనిచేయడం ప్రారంభిస్తుంది. ఈ బలాలు అనువర్తిత బలంతోపాటు ఒక సీమాంత విలువ వరకు పెరుగుతాయి. గరిష్ఠ ైస్థెతిక ఘర్షణ (fs)max విలువ అభిలంబ ప్రతిచర్య (N)కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
- (fs)max= kN
గతిక ఘర్షణ: గమనంలోకి వచ్చిన తర్వాత స్పర్శతలాల మధ్య సాపేక్ష చలనాన్ని నిరోధించే బలాన్ని గతిక ఘర్షణ బలం అంటారు.
fk=kN - గతిక ఘర్షణ గుణకం k విలువ ైస్థెతిక ఘర్షణ గుణకం s కన్నా తక్కువ.
- దొర్లుడు ఘర్షణ: వస్తువుల మధ్య దొర్లుడు చలనం ఉన్నప్పుడు దొర్లుడు చలనాన్ని వ్యతిరేకిస్తూ స్పర్శ తలాలకు సమాంతరంగా పనిచేసే బలాన్ని దొర్లుడు ఘర్షణ అంటారు. వస్తువు దొర్లుతున్నప్పుడు స్పర్శ తలాలు స్వల్పంగా విరూపణం చెందుతాయి. ఫలితంగా వస్తువులు పరిమిత తలంలోనే స్పర్శలో ఉంటాయి. దొర్లుడు ఘర్షణ బలం వస్తువుల మధ్య గల స్పర్శతలం వైశాల్యం మీద ఆధారపడుతుంది.
- ఘర్షణ బలాలన్నింటిలోకి దొర్లుడు ఘర్షణ బలం విలువ అతి తక్కువ.
దొర్లుడు ఘర్షణ నియమాలు
- దొర్లుడు ఘర్షణ విలువ స్పర్శలో ఉన్న తలాల వైశాల్యంపై ఆధారపడుతుంది.
- దొర్లే వస్తువు, దొర్లుతున్న తలం ఆకారాన్ని మార్పు చేస్తుంది. అందువల్ల తలంలోని పదార్థం దొర్లుడును వ్యతిరేకిస్తుంది.
- దొర్లుడు ఘర్షణ, దొర్లుతున్న వస్తువు వ్యాసార్థంపై ఆధారపడుతుంది. వ్యాసార్థం ఎక్కువైన దొర్లుడు ఘర్షణ తక్కువగా ఉంటుం ది.
- fr 1/r
- 4. దొర్లుడు ఘర్షణ లంబ ప్రతిచర్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
- Fr
ఘర్షణ వల్ల కలిగే లాభాలు
- ఘర్షణ బలాలు మన నిత్యజీవితంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి. నడిచేటప్పుడు భూమికి, చెప్పులకు మధ్య గల ఘర్షణ బలం జారిపడకుండా ఆపుతుంది.
- ఘర్షణ బలాలు యంత్రాల్లో చలనాన్ని ఒక చక్రం నుంచి రెండో దానికి బెల్టుల ద్వారా అందించడంలో ఉపయోగపడతాయి.
- బ్రేకులు వేసినప్పుడు వాహనాలు నిశ్చల స్థితికి రావడానికి ఘర్షణ బలాలు అవసరం.
- ఘర్షణ బలాలు లేకుంటే తాడుతో వస్తువులను బంధించలేం.
- ఘర్షణ బలాల కారణంగానే మేకులు, బోల్టులు, చెక్కలను కలిపి ఉంచుతాయి.
ఘర్షణ వల్ల కలిగే నష్టాలు
- ఘర్షణ వల్ల చాలా శక్తి వృథా అవుతుంది.
- యంత్రాల భాగాలు త్వరగా అరిగిపోతాయి.
- ఘర్షణ వల్ల ఉష్ణం జనించి, యంత్ర పదార్థాల బలం తగ్గిపోతుంది.
ఘర్షణ తగ్గించే పద్ధతులు
- నునుపు చేయడం: ఘర్షణ ముఖ్యంగా తలంలోని హెచ్చుతగ్గుల వల్ల వస్తుంది. కాబట్టి తలాలను నునుపు చేయడం ద్వారా ఘర్షణ తగ్గించవచ్చు. కానీ బాగా ఎక్కువగా నునుపు చేస్తే ఘర్షణ పెరుగుతుంది.
- స్నేహకాలు ఉపయోగించడం: గ్రీజు, నూనె మొదలైన పదార్థాలను ఉపయోగించి యంత్ర భాగాల మధ్య ఘర్షణను తగ్గించవచ్చు.
- బాల్ బేరింగ్లు ఉపయోగించడం: చిన్నవి, గుండ్రనైన ఇనుప గోళాలు ఉపయోగించి రెండు తలాల మధ్యగల జారుడు చలనాన్ని దొర్లుడు చలనంగా మార్చవచ్చు. ఇలా చేయడం వల్ల ఘర్షణ తగ్గుతుంది.
- స్ట్రీమ్ లైనింగ్: గాలిలో ప్రయాణించే విమానాలకు గాలి వల్ల ఘర్షణ ఉంటుంది. అదేవిధంగా నీటిలో ప్రయాణించే ఓడలకు, నీటికి మధ్య ఘర్షణ ఉంటుంది. ఈ రకమైన ఘర్షణను తగ్గించడానికి విమానాలు, ఓడలను ఒక ప్రత్యేకమైన ఆకారంలో తయారు చేస్తారు. దీన్ని స్ట్రీమ్ లైనింగ్ అంటారు.
ఘర్షణను ప్రభావితం చేసే అంశాలు
- గరుకుతల ప్రభావం: తలాల్లో గల చిన్నచిన్న ఎగుడు దిగుడులను గరుకుతలం అంటారు. తలాల గురుకుతనం పెరిగితే ఘర్షణ పెరుగుతుంది. తలాల గరుకుతనం తగ్గితే ఘర్షణ తగ్గుతుంది.
- అభిలంబ బల ప్రభావం: వస్తువు ఉండే తలానికి లంబంగా పై దిశలో గల బలాన్ని అభిలంబ బలం అంటారు. ఘర్షణ బలం అభిలంబ బలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అభిలంబ బలం పెరిగితే ఘర్షణ బలం పెరుగుతుంది.
ప్రవాహి ఘర్షణ
- వస్తువులు ప్రవాహుల గుండా చలించేటప్పుడు ప్రవాహులు వస్తువులపై కలుగజేసే బలాన్ని ప్రవాహి ఘర్షణ అంటారు. దీన్నే డ్రాగ్ అని కూడా పిలుస్తారు.
ప్రవాహి ఘర్షణను ప్రభావితం చేసే అంశాలు - ప్రవాహి పరంగా గల వస్తువుల వడి
- వస్తువు ఆకారం
- ప్రవాహి స్వభావం
- విమానాలను, ఓడలను, కార్లను ప్రత్యేక ఆకారాల్లో తయారు చేస్తారు. ఎందుకంటే ప్రవాహుల ఘర్షణ బలాన్నితగ్గిండానికి.
భౌతికశాస్త్ర పరికరాలు- ఉపయోగాలు
రాడార్: విమానాలు, మిస్సైల్స్ మొదలైన కదిలే వస్తువుల దూరం, వేగం, ఉనికిని రేడియో తరంగాల ద్వారా తెలుపుతుంది.
వర్ష మాపకం: వర్షపాతాన్ని నమోదు చేసే పరికరం.
స్పిగ్మోమానో మీటర్: రక్త పీడనాన్ని కొలిచే సాధనం.
థర్మో స్టాట్: ఉష్ణోగ్రతను స్థిరంగా కొలిచే సాధనం.
ఓడో మీటర్: మోటారు వాహనాల ప్రమాణ దూరం కొలుస్తుంది.
అనిమో మీటర్: గాలి వేగాన్ని కనుక్కొనేది.
సిస్మోగ్రాఫ్: భూకంప తీవ్రతను గుర్తించేది.
బాంబు కెలోరి మీటర్: పదార్థపు ఆహార కెలోరిఫిక్ విలువలు కనుక్కొనేది.
గాల్వానో మీటర్: స్వల్ప విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని గుర్తించడానికి ఉపయోగపడుతుంది.
అమ్మీటర్: విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఆంపియర్లలో కొలిచే సాధనం.
ఓల్ట్ మీటర్: పొటెన్షియల్ తేడాను కొలిచేది.
పెరిస్కోప్: భూమి ఉపరితలంపై ఉన్న వస్తువుల ఉనికిని కనుగొనే పరికరం.
స్పెక్ట్రోస్కోప్: కాంతి కిరణాల వర్ణపట అధ్యయనం చేసేది.
గురుత్వ మాపకం: g విలువలోని మార్పులను గుర్తించే పరికరం.
రియోస్టాట్: మార్చడానికి వీలుండే నిరోధం.
మైక్రోఫోన్: శబ్ద తరంగాలను విద్యుత్ తరంగాలుగా మార్చే సాధనం.
మైక్రో మీటర్: మిక్కిలి చిన్నవైన దూరాలను కొలిచే సాధనం.
లాక్టో మీటర్: పాల స్వచ్ఛతను తెలియజేసే పరికరం.
హైగ్రో మీటర్: గాలిలోని తేమను కొలవడానికి ఉపయోగించే పరికరం.
హైడ్రో మీటర్: ద్రవాల సాపేక్ష సాంద్రతను కొలవడానికి ఉపయోగించే పరికరం.
పాథో మీటర్: సముద్రం లోతును కొలవడానికి ఉపయోగించే పరికరం.
గ్రావిటో మీటర్: ప్రాంతీయ గురుత్వ త్వరణాన్ని కొలిచేది.
బారో మీటర్: వాతావరణ పీడనాన్ని కొలిచే సాధనం.
ఆడియో మీటర్: వినికిడి లోపాన్ని కొలిచేది.
అల్టీ మీటర్: అక్షాంశాల ఎత్తును కనుగొనడానికి వైమానికులు ఎక్కువగా వాడేది.
డైనమో: యాంత్రిక శక్తిని విద్యుచ్చక్తిగా మార్చే సాధనం.
బ్యాటరీ: నిల్వ ఉంచిన రసాయన శక్తిని విద్యుచ్ఛక్తిగా మార్చే సాధనం.
ఆడియో ఫోన్: ధ్వనిని పెద్దదిగా చేసి చెవిటి వారు వినగలిగే విధంగా మార్చే సాధనం.
బారో గ్రాఫ్: వాతావరణ పీడనాన్ని ఎల్లప్పుడూ తెలియజేసే పరికరం.
కాలిపర్స్: తక్కువగా ఉన్న పొడవులను తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగించే పరికరం.
బైనాక్యులర్స్: దూరంగా ఉన్న వస్తువులను దగ్గరగా ఉన్నట్లు చూపే సాధనం.
కార్డియో గ్రామ్: గుండె స్పందనను రేఖాయుతంగా నమోదు చేసే పరికరం.
క్రోనో మీటర్: కచ్చితమైన కాలాన్ని గణించేందుకు నౌకల్లో వాడే సాధనం.
కంప్యూటర్: లెక్కలను అతివేగంగా గణించేది. సమాచారాన్ని క్రమ పద్ధతిలో నిల్వ ఉంచేది.
ఎలక్ట్రోస్కోప్: స్వల్ప స్థిర విద్యుదావేశాలను గుర్తించే సాధనం.
గైరో స్కోప్: చలించే వస్తువుల గతి, భ్రమణాన్ని వివరించే సాధనం.
హైడ్రో ఫోన్: నీటి అడుగున ధ్వని తరంగాలను నమోదు చేసే పరికరం.
హైగ్రోస్కోప్: వాతావరణంలోని ఆర్థ్రత మార్పులను సూచించే సాధనం.
పైరో మీటర్: ఉష్ణ వికిరణ తీవ్రతను కొలుస్తూ అధిక ఉష్ణోగ్రతను కొలిచే పరికరం.
భౌతిక శాస్త్రంలో ఉపయోగించే పరికరాలు తయారు చేసినాక వస్తువుల విలువ, దూరం, భారం తదితరాలను తెలుసుకోవడం సులభం అయింది. దీంతో అనే ప్రయోగాలు చేయడం ప్రారంభిచారు.
