අධ්යාපන ලෝකයට
ඔබේ දැනුම වර්ධනය කරගන්නා ගමන අදම අරඹන්න. නව තාක්ෂණය සමඟ පෙරට යන්න.
සාදරයෙන් පිළිගනිමු!
ඇතුලත් වීමට ඔබගේ ගිණුමේ තොරතුරු ලබා දෙන්න
පැන්සලක් වැනි දෙයක් මේසයක් මත තබා එය මේසය දිගේ වලනය වන සේ අතින් පහරක් ගැසුවහොත්, එහි වේගය ක්රමයෙන් අඩු වී, අවසානයේ දී නිශ්චලතාවට පත් වන බව අත්දැකීමෙන් අපි දනිමු. මේසයට වඩා සුමට පෘෂ්ඨයක් මත තබා නැවත පහරක් ගැසුවහොත් එය නිශ්චලතාවට පත් වන්නේ පෙරට වඩා දුරක් ගමන් කිරීමෙන් පසුව ය.
මෙසේ යම් පෘෂ්ඨයක් මත ගමන් කරන වස්තුවක වේගය ක්රමයෙන් අඩු වී අවසානයේ දී නිශ්චලතාවට පත් වන්නේ පෘෂ්ඨය මගින් වස්තුවේ චලිතය වළක්වාලීමට තැත් කරන බලයක් යොදන බැවිනි. මෙම බලය හැඳින්වෙන්නේ ඝර්ෂණ බලය ලෙස වන අතර එය ක්රියා කරන්න එකිනෙකට ස්පර්ෂ වී ඇති පෘෂ්ඨ ඔස්සේ ය. ඝර්ෂණ බලය වස්තුවේ චලිතයට සෑම විට ම විරුද්ධ වේ.
තිරස් බිමක් මත වූ මේසයක් රූපයේ දැක්වෙන පරිදි තල්ලු කිරීමට අවශ්ය අවස්ථාවක් සලකමු.
මේසයක් තල්ලු කිරීම
මෙවැනි මේසයක් ඉතා සුළු බලයක් යොදා තල්ලු කිරීමට උත්සාහ කළහොත් එය චලනය නොවිය හැකි ය. මෙයට හේතුව අප යෙදූ බලයට විරුද්ධ ව බිම මගින් මේසය මත බලයක් යෙදීමයි. බිම මගින් යොදන බලය සහ අප යොදනු ලබන මෙම ඝර්ෂණ බලය එකිනෙකට සමාන සහ ප්රතිවිරුද්ධ නිසා ඒවා එකිනෙක සංතුලනය වේ.
දැන් පෙර ප්රමාණයට වඩා යන්තමින් වැඩි බලයක් යොදා නැවත මේසය තල්ලු කළේ යැයි සිතන්න. එවිට ද මේසය චලිත නොවූයේ නම්, ඊට හේතුව අප යෙදූ බලය සංතුලනය කිරීමට ප්රමාණවත් වන සේ ඝර්ෂණ බලය ද ඉබේ ම වැඩි වීමයි. ඝර්ෂණ බලය යනු අප යොදන බලය සංතුලනය කිරීමට ප්රමාණවත් පරිදි ඉබේ ම සකස් වන බලයකි. නමුත් මෙසේ බලය තවත් වැඩි කරමින් තල්ලු කරන විට එක් අවස්ථාවක දී මේසය චලනය වීම ආරම්භ වේ. මෙසේ වන්නේ ඝර්ෂණ බලයට එක්තරා සීමාවක් ඉක්මවා ඉබේ සකස් විය නොහැකි නිසා ය. අප යොදන බලය එම සීමාවට වඩා වැඩි වූ පසු එම බල දෙක අතර වෙනසට සමාන වන අසංතුලිත බලයක් ඉතිරි වෙයි. මෙම අසංතුලිත බලය මගින් මේසයේ චලිතය ආරම්භ වේ.
එකිනෙක හා ස්පර්ශ වී ඇති වස්තු දෙකක් අතර, සාපේක්ෂ විස්ථාපනයක් සිදු වීමේ පෙලඹුමක් ඇති වුවහොත් එම පෙලඹුම වැළැක්වීමට හෝ වස්තු දෙක අතර සාපේක්ෂ විස්ථාපනයක් පවතී නම් එම විස්ථාපනය වැළැක්වීමට එම වස්තු දෙකේ පෘෂ්ඨ අතර ක්රියාත්මක වන බල, ඝර්ෂණ බල යනුවෙන් හඳුන්වනු ලැබේ.
ද්රව සහ වායු චලිතයේ දී ද ඝර්ෂණ බල ක්රියා කරන නමුත් මෙහි දී අප සාකච්ඡා කරන්නේ ඝන වස්තු අතර ඇතිවන ඝර්ෂණ බල පමණි.
ඝර්ෂණ බල (friction force), ඒවා ක්රියා කරන අවස්ථා අනුව ආකාර තුනකට බෙදිය හැකි ය. එම ආකාර තුන නම්,
මෙම අවස්ථා තුනෙහි දී ක්රියාත්මක වන ඝර්ෂණ බල අතර වෙනස තේරුම් ගැනීමට පහත ක්රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.
අවශ්ය ද්රව්ය: 60 N බර ලී කුට්ටියක්, නිව්ටන් තුලාවක් .
ක්රමය:
චලිතය ආරම්භ වනුයේ තවදුරටත් අප යොදන බලය සංතුලනය කිරීමට තරම් ප්රමාණවත් ඝර්ෂණ බලයක් යෙදීමට මේසයේ පෘෂ්ඨය අපොහොසත් වන බැවිනි. එනම් ඊට වඩා වැඩි ඝර්ෂණ බලයක් හට නොගන්නා බැවිනි. ලී කුට්ටියේ චලිතයට එරෙහිව මේසයේ පෘෂ්ඨය මගින් චලිත දිශාවට විරුද්ධ අතට ඇති කරන උපරිම ඝර්ෂණ බලය සමාන වන්නේ චලිතය ඇරඹීමට වුවමනා බලයට යි.
මෙම උපරිම ඝර්ෂණ බලයට වඩා අඩු බලයක් යොදන සෑම අවස්ථාවක දී ම එම බලයට සමාන හා ප්රතිවිරුද්ධ ඝර්ෂණ බලයක් හට ගන්නා නිසා ලී කුට්ටිය චලනය වන්නේ නැත. චලිතය ඇරඹීමට පෙර ක්රියා කරන එම ඝර්ෂණය ස්ථිතික ඝර්ෂණය (static friction) ලෙස හැඳින්වේ.
යොදන බලය වැඩි වන විට ඝර්ෂණය නිසා වස්තුව මත ක්රියාත්මක වන ස්ථිතික ඝර්ෂණ බලය ද ක්රමයෙන් වැඩි වේ. එහෙත් එයට අප මුලින් සඳහන් කල පරිදි එසේ වැඩි විය හැක්කේ එක්තරා උපරිම අගයක් දක්වා පමණි. යොදනු ලබන බලය එම උපරිමය ඉක්ම වූ විට වස්තුව නිශ්චලව තබා ගැනීමට ඝර්ෂණ බලයට නොහැකි වේ. ඒ නිසා වස්තුව චලනය වීම ඇරඹී කුඩා වේගයක් ද ලබා ගනී. ස්පර්ශ ව පවත්නා වස්තු දෙකක ස්පර්ශ පෘෂ්ඨ අතර ඇති වන උපරිම ඝර්ෂණ බලය, එම පෘෂ්ඨ දෙක අතර සීමාකාරී ඝර්ෂණ බලය (limiting friction force) ලෙස හැඳින්වේ.
වස්තුව චලනය වීම ඇරඹුණු විට පවත්නා ඝර්ෂණ බලය ගතික ඝර්ෂණ බලය (kinetic friction force) නමින් හැඳින්වේ. එනම් ගතික ඝර්ෂණය යනු, චලනය වන වස්තුවක චලිතයට එරෙහි ව ක්රියාකාරී වන ඝර්ෂණ බලය යි. ගතික ඝර්ෂණ බලය, සීමාකාරී ඝර්ෂණ බලයට වඩා සුළු වශයෙන් අඩු ය.
ඝර්ෂණ බලය ක්රියා කරන්නේ වස්තූන්ගේ එකිනෙක හා ස්පර්ශ ව ඇති පෘෂ්ඨ අතර බැවින්, ස්පර්ශ පෘෂ්ඨවල ස්වභාවය (රළු බව) ස්පර්ශ පෘෂ්ඨවල වර්ගඵලය හා වස්තු අතර අභිලම්භ ප්රතික්රියාව සීමාකාරී ඝර්ෂණ බලය කෙරෙහි බලපාන ආකාරය දැන් විමසා බලමු.
පළමු ව සීමාකාරී ඝර්ෂණ බලය කෙරෙහි ස්පර්ශ පෘෂ්ඨවල ස්වභාවයේ (රළු බවෙහි) බලපෑම සොයා බැලීම සඳහා පහත ක්රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.
රළු බව අඩු වැලි කඩදාසිය යෙදූ අවස්ථාවට වඩා ක්රමයෙන් රළු බව වැඩි වැලි කඩදාසි යොදාගන්නා විට සීමාකාරී ඝර්ෂණය ද ක්රමයෙන් වැඩි වන බව ඔබට පෙනෙනු ඇත.
ඝර්ෂණය කෙරෙහි, ස්පර්ශ පෘෂ්ඨවල රළු ස්වභාවය බලපාන බව මෙම ක්රියාකාරකමෙන් පැහැදිලි වේ.
දැන් සීමාකාරී ඝර්ෂණ බලය කෙරෙහි ස්පර්ශ පෘෂ්ඨවල වර්ගඵලය බලපාන්නේ දැයි සොයා බැලීමට පහත ක්රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.
කවර වර්ගඵලය සහිත පෘෂ්ඨ මේසය මත ගැටී තිබුණ ද සීමාකාරී ඝර්ෂණ බලය එකම බව ඔබට පෙනෙනු ඇත. ඉන් පැහැදිලි වන්නේ ස්පර්ශ පෘෂ්ඨවල වර්ගඵලය ඝර්ෂණය කෙරෙහි බල නොපාන බවයි.
අපගේ මීළග ක්රියාකාරකම වන්නේ සීමාකාරී ඝර්ෂණ බලය කෙරෙහි වස්තු අතර අභිලම්බ ප්රතික්රියා බලය මත බලපාන ආකාරය සොයා බැලීම යි.
මෙහි දී ලැබෙන පාඨාංක එක සමාන නොවන බව ද, බර වැඩි වීම සමඟ සීමාකාරී ඝර්ෂණය ද ක්රමයෙන් වැඩි වන බව දැකගත හැකි වනු ඇත.
වස්තුවක බර වැඩි වන විට වස්තුව මගින් මේසය මත යෙදෙන බලයට සමාන ව සහ ප්රතිවිරුද්ධ ව මේසයේ පෘෂ්ඨයෙන් වස්තුව මත යෙදෙන බලය (අභිලම්බ ප්රතික්රියාව) ද වැඩි වේ.
පෘෂ්ඨ දෙක අතර අභිලම්බ ප්රතික්රියාව වැඩි වන විට සීමාකාරී ඝර්ෂණ බලය ද වැඩි වන බව මෙම ක්රියාකාරකමෙන් පැහැදිලි වන්නේ ය.
සීමාකාරී ඝර්ෂණ බලය කෙරෙහි, ස්පර්ශ පෘෂ්ඨවල ස්වභාවය ද අභිලම්බ ප්රතික්රියාව ද බලපාන බවත්, ස්පර්ශ පෘෂ්ඨවල වර්ගඵලය බල නොපාන බවත් ඉහත ක්රියාකාරකම්වලින් පැහැදිලි වෙයි.
එදිනෙදා ජීවිතයේ අප භාවිත කරන බොහෝ උපකරණ සහ යන්ත්රවල චලනය වන කොටස් පවතී. එම උපකරණ හා යන්ත්ර ක්රියා කරවන විට සමහර කොටස් එකිනෙක ඇතිල්ලෙන බැවින් ඝර්ෂණ බල (friction force) ඇති වේ. මෙම ඝර්ෂණ බල එවැනි කොටස්වල චලිතයට ප්රතිරෝධයක් ඇති කරයි. යන්ත්ර ක්රියා කරවන විට එම ඝර්ෂණ බලවලට ද එරෙහි ව කාර්ය කිරීමට සිදුවන බැවින් බොහෝ ශක්තිය ඒ සඳහා වැය වන අතර එම ශක්තිය තාපය බවට පරිවර්තනය වී එම කොටස්වල උෂ්ණත්වය වැඩි වීමක් සිදු වේ. එකී ඝර්ෂණ බල අඩු කරගතහොත් හානි වන ශක්තිය අඩු කරගැනීමට සහ උෂ්ණත්වය වැඩි වීම වලක්වා ගැනීමට හැකි වේ.
ඝර්ෂණය අඩු කරගන්නා ක්රම
ඉහත අවස්ථාවල දී අපි සාකච්ඡා කළේ ඝර්ෂණයේ හානිකර අවස්ථා හා ඒ සඳහා යොදනු ලබන පිළියම් වේ. එහෙත් ඇතැම් විට ඝර්ෂණය අපට ප්රයෝජනවත් වන අවස්ථා ද ඇත. උදාහරණ කිහිපයක් පහත දැක්වේ.
