Physics – Gurukula JL/DL Special | చలన నిరోధం.. తలానికి పటుత్వం

ఘర్షణ బలం

• ఒకదానినొకటి స్పర్శిస్తున్న రెండు తలాల మధ్య సాపేక్ష చలనం ఉన్నట్లయితే ఆ చలనాన్ని ఎదిరించే బలాన్ని ఘర్షణ బలం అంటారు.

ఘర్షణ బలం ర‌కాలు

• స్థైతికత ఘర్షణ: విరామ స్థితిలో ఉన్న వస్తువుల మధ్య ఘర్షణను ైస్థెతిక ఘర్షణ అంటారు. ఇది వస్తువుల మధ్య జరగబోయే చలనాన్ని వ్యతిరేకిస్తుంది.
• వస్తువుపై అనువర్తిత బలం ప్రయోగించినప్పుడు మాత్రమే ైస్థెతిక ఘర్షణ బలం పనిచేయడం ప్రారంభిస్తుంది. ఈ బలాలు అనువర్తిత బలంతో పాటు 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 స్పర్శ తలాల 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
  1. దొర్లుడు ఘర్షణ విలువ స్పర్శలోనున్న తలాల వైశాల్యంపై ఆధారపడుతుంది.
  2. దొర్లే వస్తువు, దొర్లుతున్న తలం ఆకారాన్ని మార్పు చేస్తుంది. అందువల్ల తలంలోని పదార్థం దొర్లుడును వ్యతిరేకిస్తుంది.
  3. దొర్లుడు ఘర్షణ, దొర్లుతున్న వస్తువు వ్యాసార్థంపై ఆధారపడుతుంది. వ్యాసార్థం ఎక్కువైన దొర్లుడు ఘర్షణ తక్కువగా ఉంటుంది. fr
  4. దొర్లుడు ఘర్షణ లంబ ప్రతిచర్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. Fr

ఘర్షణ వల్ల కలిగే లాభాలు

• ఘర్షణ బలాలు నిత్యజీవితంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి. నడిచేటప్పుడు భూమికి, చెప్పులకు మధ్య గల ఘర్షణ బలం జారిపడిపోకుండా ఆపుతుంది.
• ఘర్షణ బలాలు యంత్రాల్లో చలనాన్ని ఒక చక్రం నుంచి రెండో దానికి బెల్టుల ద్వారా అందించడంలో ఉపయోగపడతాయి.
• బ్రేకులు వేసినప్పుడు వాహనాలు నిశ్చలస్థితికి 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.
• యంత్ర భాగాలు త్వరగా అరిగిపోతాయి.
• ఘర్షణ వల్ల ఉష్ణం జనించి, యంత్ర పదార్థాల బలం తగ్గిపోతుంది.

ఘర్షణను తగ్గించే పద్ధతులు

నునుపు చేయడం: ఘర్షణ ముఖ్యంగా తలంలోని హెచ్చు తగ్గుల వల్ల వస్తుంది. కాబట్టి తలాలను నునుపు చేయడం ద్వారా ఘర్షణ తగ్గించవచ్చు. కానీ బాగా ఎక్కువ నునుపు చేస్తే మళ్లీ ఘర్షణ పెరుగుతుంది.
స్నేహకాలు ఉపయోగించడం: గ్రీజు, నూనె మొదలైన పదార్థాలను ఉపయోగించి యంత్ర భాగాల మధ్య ఘర్షణ తగ్గించవచ్చు.
బాల్‌ బేరింగ్‌లు ఉపయోగించడం: చిన్నవి, గుండ్రవైన 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, ఓడలు ఒక ప్రత్యేకమైన ఆకారంలో తయారు చేస్తారు. దీన్ని స్ట్రీమ్‌ లైనింగ్‌ అంటారు.

ఘర్షణను ప్రభావితం చేసే అంశాలు

గరుకుతల ప్రభావం: తలాల్లో గల చిన్నచిన్న ఎగుడు దిగుడుల్ని గరుకుతలం అంటారు. తలాల గరుకుతనం 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
  1. ప్రవాహి పరంగా గల వస్తువుల వడి
  2. వస్తువు ఆకారం 3. ప్రవాహి స్వభావం
• విమానాలు, ఓడలు, కార్లను ప్రత్యేక ఆకారాల్లో తయారు చేస్తారు. ఎందుకంటే ప్రవాహుల ఘర్షణ బలాన్ని తగ్గించడం కోసం.
  ఘర్షణ బలాల క్రమం: దొర్లుడు ఘర్షణ< జారుడు ఘర్షణ<ైస్థెతిక ఘర్షణ
  వస్తువుల మధ్య ఘర్షణను పెంచే పద్ధతులు
  తలాల గరుకుతనం పెంచడం: స్పర్శలో ఉండే యంత్ర తలాల మధ్య గరుకుతనం పెంచడం వల్ల ఘర్షణను పెంచవచ్చు.
  తలాలను పొడిగా ఉంచడం: స్పర్శలో ఉండే యంత్ర తలాల మధ్య పొడిగా ఉంచడం వల్ల ఘర్షణను పెంచవచ్చు.
  బ్రేక్‌ ప్యాడ్‌లను ఉపయోగించడం: వాహనాలను సాధారణంగా బ్రేక్‌ ప్యాడ్‌లను ఉపయోగించి ఆపుతారు. ఉదాహరణకు గమనంలో గల సైకిల్‌ను ఆపడానికి బ్రేక్‌లను నొక్కుతాం. ఈ బ్రేక్‌లకు గల బ్రేక్‌ ప్యాడ్‌లు సైకిల్‌ చక్రంలోని రిమ్‌ను ఘర్షించుకోవడం వల్ల సైకిల్‌ ఆగిపోతుంది.
• ఘర్షణ, తలాల మధ్య సాపేక్ష చలనాన్ని వ్యతిరేకిస్తుంది.
• ఘర్షణ గుణకం = ఘర్షణ బలం/ అభిలంబ ప్రతిచర్య=F/N

గురుత్వాకర్షణ

• క్రీ.శ. రెండో శతాబ్దంలో గ్రీకు ఖగోళ శాస్త్రవేత్త టాలెమి భూ కేంద్రక సిద్ధాంతం ప్రతిపాదించాడు.
• భూ కేంద్రక సిద్ధాంతం ప్రకారం విశ్వానికంతటికి భూమి కేంద్రంగా ఉంటుంది, స్థిరంగా ఉంటుంది.
• క్రీ.శ. 16వ శతాబ్దంలో కోపర్నికస్‌ (పోలెండ్‌) సూర్యకేంద్రక సిద్ధాంతం ప్రతిపాదించాడు.
• సూర్యకేంద్రక సిద్ధాంతం ప్రకారం భూమితో సహా మిగిలిన గ్రహాలన్నీ సూర్యుడి చుట్టూ వృత్తాకార కక్ష్యలో తిరుగుతుంటాయి. వీటికి సూర్యుడు కేంద్రంగా ఉంటాడు.
• టైకో బ్రాహి అనే ప్రఖ్యాత ఖగోళ శాస్త్రవేత్త సూర్యకేంద్రక సిద్ధాంతం సరైనదని వివరించాడు.
• క్రీ.శ 1619లో జోహన్నస్‌ కెప్లర్‌ (టైకో బ్రాహి శిష్యుడు) సూర్యకేంద్రక సిద్ధాంతాన్ని సమర్థిస్తూ కెప్లర్‌ గ్రహ గమన నియమాలు ప్రతిపాదించాడు.
• చంద్రుడు భూమి చుట్టూ ఒకసారి తిరిగి రావడానికి 27.3 రోజులు పడుతుంది.
• భూమికి, చంద్రుడికి మధ్య గల దూరం 3.85×105 కిలోమీటర్లు.
• భూమి దిశగా చంద్రుడి త్వరణం 0.0027 మీ/సె2 విశ్వ గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం: విశ్వంలోని ఏ రెండు వస్తువుల మధ్యనైనా గల ఆకర్షణ బలం వాటి ద్రవ్యరాశుల లబ్ధానికి అనులోమానుపాతంలోనూ వాటి మధ్య దూర వర్గానికి విలోమానుపాతంలోనూ ఉంటుంది. F=G.m1m2/r2
• ప్రమాణ ద్రవ్యరాశులున్న రెండు వస్తువుల మధ్య దూరం 1 యూనిట్‌ ఉన్నప్పుడు వాటి మధ్య గల ఆకర్షణ బలాన్నే విశ్వ గురుత్వాకర్షణ స్థిరాంకం అంటారు.

ద్రవ్యవేగం

• వస్తువు ద్రవ్యరాశి (m) దాని వేగం (v) ల లబ్ధాన్ని దాని ద్రవ్యవేగం (P) అంటారు.
• వేగం సదిశ రాశి కాబట్టి ద్రవ్యవేగం కూడా సదిశ రాశియే P=mv
• ద్రవ్యవేగానికి C.G.S ప్రమాణం: గ్రాము.సెం.మీ/సెకను, M.K.S ప్రమాణం: కి.గ్రా. మీటర్‌/సెకను.
  న్యూటన్‌ రెండో గమన సూత్రం (F=ma)
• వస్తువుల త్వరణం వాటిపై పనిచేసే బాహ్య బలానికి అనులోమానుపాతంలో, వాటి ద్రవ్యరాశులకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అదేవిధంగా బల దిశలో ఉంటుంది.
• వస్తువు ద్రవ్యవేగంలో మార్పు రేటు దానిపై కలిగించిన బాహ్య బలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉండి అదే దిశలో కలుగుతుంది.
  బలానికి ప్రమాణాలు
• C.G.S పద్ధతి: m= 1గ్రాము, a= 1సెం.మీ/సెకన్‌2 అయితే అప్పుడు F=ma=1gm 2= 1గ్రాము సెం.మీ/సెకన్‌2= 1 డైను అవుతుంది. అందువల్ల బలానికి C.G.S ప్రమాణం= గ్రాము సెం.మీ/సెకన్‌2 లేదా డైను.
• M.K.S పద్ధతిలో బలానికి ప్రమాణం న్యూటన్‌. 1 న్యూటన్‌= 105 డైనులు.
  ద్రవ్యరాశి, బరువు
• న్యూటన్‌ రెండో గమన సూత్రం ద్రవ్యరాశికి, బరువుకు మధ్యగల తేడా తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగపడుతుంది.
• బలాన్ని గురుత్వ ప్రమాణాల్లో కూడా కొలుస్తారు.
• C.G.S పద్ధతిలో గురుత్వ ప్రమాణం ‘గ్రాము భారం’గా M.K.S పద్ధతిలో కిలోగ్రాము భారంగా కొలుస్తారు.
• అంతరిక్షంలో వస్తువులు ద్రవ్యరాశి కలిగిఉన్నా బరువు కలిగి ఉండవు.
  న్యూటన్‌ మూడో గమన సూత్రం
• ప్రతి చర్యకు దానికి సమానంగా, వ్యతిరేక దిశలో ప్రతిచర్య ఉంటుంది. లేదా రెండు వస్తువులు ఒకదానిపై ఒకటి పరస్పర చర్య జరిపినప్పుడు ఆ బలాలు రెండూ పరిమాణంలో సమానంగా, దిశలో వ్యతిరేకంగా ఉంటాయి.
  ఉదాహరణలు
  1. మన చేతిని టేబుల్‌పైన గాని, గోడపైన గాని బలంగా నొక్కితే ఆ టేబుల్‌ లేదా గోడ మన చేతిపై అంతే బలాన్ని వ్యతిరేక దిశలో కలుగజేస్తుంది. మనం గోడపై లేదా టేబుల్‌పై కలుగజేసే బలాన్ని చర్య అంటాం. అప్పుడు గోడ లేదా టేబుల్‌ మనపై కలుగుజేసే బలాన్ని ప్రతిచర్య అంటారు. ఈ రెండూ సమానంగానూ, దిశలో వ్యతిరేకంగానూ ఉంటాయి.
  2. నడిచేటప్పుడు మనం నేలపై కొంత బలాన్ని కలుగజేస్తాం. నేల ప్రతిచర్య వల్ల మనం ముందుకు నడవగలుగుతున్నాం.
  3. నీటిపై ఈదే మనిషి నీటిపై బలాన్ని కలుగజేసి వెనక్కు తోస్తాడు. ప్రతిచర్య వల్ల అతడు ముందుకు పోతాడు.
  4. తారాజువ్వ కార్బన్‌పొడి (బొగ్గు పొడి), పొటాషియం నైట్రేట్‌ల మిశ్రమంతో గట్టిగా ఉంటుంది. ఇదే ఇంధనం దాని చివర అంటించినప్పుడు మండి, మండుతున్న వాయువులు చాలా వేగంగా శబ్దం చేస్తూ బయటకు వస్తాయి. ఇదే చర్య ప్రతిచర్య వల్ల తారాజువ్వ ఆకాశంలోకి దూసుకుపోతుంది.
  5. తుపాకీ మీట నొక్కి, పేల్చినప్పుడు తుపాకీ గుండు కొంతవేగంతో ముందుకు పోతుంది ఇదే చర్య. ప్రతిచర్య వల్ల తుపాకీ వెంటనే వెనక్కు నెట్టబడుతుంది. దీన్నే తుపాకీ రీకాయిల్‌ అంటారు. అందువల్ల తుపాకీ పేల్చే వ్యక్తి దాని రీకాయిల్‌ వల్ల కలిగే దెబ్బను నిరోధించడానికి తుపాకీని అతని భుజానికి గట్టిగా అదిమి పట్టుకుంటాడు.