Friction MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Friction - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

गणना:

जड़त्वीय निर्देश तंत्र (भूमि):

भूमि के सापेक्ष गुटके का मुक्त पिंड आरेख (FBD) नीचे दिखाया गया है।

भूमि के सापेक्ष, गुटका a त्वरण से गतिमान है। इसलिए:

∑Fy = 0 (ऊर्ध्वाधर दिशा में बलों का योग) और ∑Fx = ma (क्षैतिज दिशा में बलों का योग)

mg = μN और N = ma

इस प्रकार, त्वरण a है:

a = g / μ

क्षैतिज बल के समीकरण में इसका उपयोग करने पर:

F = (M + m) × a = (M + m) × (g / μ)

गणना:

खींचने के मामले के लिए: खींचने वाले बल F_{खींचना} का एक क्षैतिज घटक F_{खींचना} cos(θ) और एक ऊर्ध्वाधर घटक F_{खींचना} sin(θ) होता है।

न्यूटन के दूसरे नियम का उपयोग करके और बलों को संतुलित करके, हम पाते हैं कि खींचने वाले बल के लिए स्थिति है:

F_{खींचना} = μmg / (cos(θ) + μsin(θ))

धकेलने के मामले के लिए: धकेलने वाले बल F_{धकेलना} का भी एक क्षैतिज घटक F_{धकेलना} cos(θ) और एक ऊर्ध्वाधर घटक F_{धकेलना} sin(θ) होता है।

धकेलने वाले बल के लिए स्थिति है:

F_{धकेलना} = μmg / (cos(θ) - μsin(θ))

खींचने और धकेलने वाले बलों के बराबर होने के लिए, हम F_{खींचना} = F_{धकेलना} सेट करते हैं। यह तब होता है जब कोण θ = 0°, जो समीकरणों को सरल करता है:

F_{खींचना} = F_{धकेलना} = μmg

इस प्रकार, खींचने और धकेलने वाले बल तब बराबर होते हैं जब अनुप्रयोग का कोण 0° होता है, और बलों का मान μmg होता है।

इसलिए, सही उत्तर (A) है।

गणना:

द्रव्यमान m₁ वाले ब्लॉक पर बल है

m₁a = F- R (1)

जहाँ R, m₁ और m₂ के बीच संपर्क बल है

m₂ का बल है

R = m₂a (2)

इस प्रकार, (1) और (2) से हमारे पास है

(m₁/m₂ ) R = F - R

⇒ R = F (m₂ /(m₁ + m₂))

⇒ R= 1 N

गणना:

गुटके m₁ पर बल हैं: इसका भार m₁g, झुके हुए तल से अभिलम्ब प्रतिक्रिया N₁, और गुटके m₂ से प्रतिक्रिया R।

गुटके m₂ पर बल हैं: m₂g, N₂, R, और घर्षण बल f 

यदि θ धीरे-धीरे बढ़ाया जाता है, तो f बढ़ना शुरू होता है और θ = θr (विराम कोण) पर अपना अधिकतम मान f = μN₂ प्राप्त करता है।

न्यूटन के द्वितीय नियम से:

f = μN₂

R = m₁g sin θ;

N₁ = m₁g cos θ;

f = R + m₂g sin θ;

N₂ = m₂g cos θ;

इन्हें हल करने पर, हमें घर्षण-कोण प्राप्त होता है:

θr = tan−1[(μ × m₂) / (m₁ + m₂)] = tan−1[(0.3 × 2) / (1 + 2)] = tan−1(0.2) = 11.5°

इसलिए:

θ = 5° और θ = 10° के लिए, गुटका विरामावस्था में हैं और घर्षण बल है:

f = R + m₂g sin θ = (m₁ + m₂)g sin θ

θ = 15° और θ = 20° के लिए, गुटका गतिमान हैं और घर्षण बल है:

f = μN₂ = μm₂g cos θ

सही उत्तर है पैरों और रास्ते के बीच घर्षण कम हो जाता है।

Important Points

• घर्षण दो सतहों के बीच एक बल है जो एक दूसरे के पार सरकने या फिसलने की कोशिश कर रही हैं।
  • उदाहरण के लिए, जब आप फर्श पर रखे सामान को धक्का देने या खींचने की कोशिश करते हैं, तो घर्षण इसे मुश्किल बना देता है।
• घर्षण हमेशा उस दिशा के विपरीत कार्य करता है जिसमें वस्तु गति कर रही है या स्थानांतरित होने की कोशिश कर रही है।
• घर्षण के चार प्रकार होते हैं:
  • स्थैतिक घर्षण: स्थैतिक घर्षण वस्तुओं पर तब कार्य करता है जब वे किसी सतह पर विराम अवस्था में होती हैं।
    • उदाहरण के लिए, जंगल में लंबी पैदल यात्रा करने पर जब भी हम पैर नीचे रखते हैं, जूते और पगडंडी के बीच स्थैतिक घर्षण होता है।
    • इस स्थैतिक घर्षण के बिना, पैर फिसल जाते और चलना मुश्किल हो जाता।
  • विसर्पी घर्षण: विसर्पी घर्षण वह घर्षण है जो किसी सतह पर फिसलने पर वस्तुओं पर कार्य करता है।
    • विसर्पी घर्षण स्थैतिक घर्षण की तुलना में कमजोर होता है।
  • बेल्लन घर्षण
    : लुंठन घर्षण वह घर्षण है जो किसी सतह पर लुढ़कने पर वस्तुओं पर कार्य करता है।
    • बेल्लन घर्षण
      विसर्पी घर्षण या स्थैतिक घर्षण की तुलना में बहुत कमजोर होता है।
    • उदाहरण के लिए, साइकिल, कार, 4-चक्के वाले वाहन, रोलर स्केट्स, स्कूटर, स्केटबोर्ड, बॉल बेयरिंग सहित जमीनी परिवहन के लिए उपयोग किया जाने वाले चक्के।
  • तरल घर्षण: तरल घर्षण वह घर्षण है जो एक तरल पदार्थ के माध्यम से गति करने वाली वस्तुओं पर कार्य करता है।
    • तरल पदार्थ एक ऐसा पदार्थ है जो बह सकता है और अपने पात्र के आकार को धारण कर सकता है। तरल में तरल पदार्थ और गैस शामिल हैं।

अवधारणा:

घर्षण बल: यह एक प्रकार का प्रतिरोध बल है जो दो संपर्क निकायों के बीच उनके बीच की सापेक्ष गति को रोकने के लिए कार्य करता है।

• इसका गठन विद्युत चुम्बकीय बलों के कारण निकाय की सतह पर आवेशित कणों की घनिष्ठ अंतःक्रिया के कारण होता है।
• गणितीय रूप से इसे घर्षण बल = μ N के रूप में दर्शाया जाता है।
• जहां N = लम्बवत बल= m × g
• लम्बवत बल: यह एक ऐसा बल है जो सतह के लंबवत निकाय द्वारा लगाया जाता है। यह संपर्क बल का एक घटक है।

 घर्षण बल दो प्रकार के होते हैं:

• स्थैतिक घर्षण (f_s): जब दो पिंड एक दूसरे पर विसर्पण नहीं करते हैं, तो घर्षण बल स्थैतिक घर्षण है। यह अपने अधिकतम मान तक स्वयं को बदल सकता है। F_max ≥ f_s
• गतिज घर्षण (f_k): जब दो पिंड घर्षण के बल एक दूसरे के ऊपर विसर्पण करते हैं, तो यह गतिज घर्षण कहलाता है।
• गतिज घर्षण का गुणांक (μk) <स्थैतिक घर्षण गुणांक (μs)

• यहाँ, लगाया गया बल = घर्षण बल
• लगाया गया बल (F) = μ N = μ m g

व्याख्या:

• चूंकि खंड गति नही करता है तो घर्षण बल (f_s) ≥ लगाया गया बल
• इसका मतलब है घर्षण बल (f_s) ≥ 200 N
• तो, विकल्प 3 सही है

सही विकल्प स्थैतिक घर्षण > गतिज घर्षण > बेल्लन घर्षण है।

Key Points

• घर्षण: किसी भी वस्तु की गति का विरोध एक विरोधी बल द्वारा किया जाता है जिसे घर्षण बल के रूप में जाना जाता है।
• अन्य दो घर्षणों की तुलना में बेल्लन घर्षण बहुत कम है।
• यदि हम गतिज और स्थैतिक घर्षण की तुलना करें तो स्थैतिक घर्षण का मान अधिक होता है क्योंकि यह तब मौजूद होता है जब इस घर्षण वस्तु पर काबू पाने के बाद गति शुरू नहीं होती है।
• स्थैतिक घर्षण > गतिज घर्षण > बेल्लन घर्षण

Additional Information

घर्षण तीन प्रकार के होता है:

• स्थैतिक घर्षण: जब वस्तु स्थिर घर्षण की स्थिति में होती है तो घर्षण बल का सामना करना पड़ता है।
• गतिज घर्षण: यदि वस्तु एक-दूसरे के विरुद्ध खिसक रही है तो उस समय उपस्थित घर्षण गतिज घर्षण होता है।
• बेल्लन घर्षण: यदि वस्तु सतह पर लुढ़क रही है तो उस समय सतहों के बीच मौजूद घर्षण को बेल्लन घर्षण के रूप में जाना जाता है।

अवधारणा:

घर्षण:

• एक-दूसरे के संपर्क में आने वाली सतहों द्वारा उत्पन्न प्रतिरोध को घर्षण कहते हैं।
• घर्षण को प्रभावित करने वाले कारक:
  • संपर्क में आने वाली सतहों के प्रकार।
  • दो सतहों के बीच लम्बवत बल।
• घर्षण बल निकाय के वेग पर निर्भर नहीं करता है।

सीमांत घर्षण:

• अधिकतम घर्षण जो एक दूसरे के संपर्क में दो स्थिर सतहों के बीच उत्पन्न हो सकता है।
• एक बार जब दो सतहों पर लगाया गया बल सीमांत घर्षण से अधिक हो जाता है, तो गति उत्पन्न होगी।
• हम जानते हैं कि किन्हीं दो सतहों के बीच सीमित घर्षण बल इस प्रकार दिया गया है,

⇒ F = μN

जहाँ F = घर्षण बल, μ = घर्षण का गुणांक और N = लम्बवत प्रतिक्रिया

न्यूटन का गति का दूसरा नियम:

• न्यूटन के गति के दूसरे नियम के अनुसार, किसी पिंड के संवेग परिवर्तन की दर लागू असंतुलित बल के समानुपाती होती है।
• बल का परिमाण इस प्रकार दिया गया है,

⇒ F = ma

जहाँ m = द्रव्यमान और a = त्वरण

गणना:

दिया गया है:

चूँकि पिंड अपरिष्कृत क्षैतिज तल पर विराम कर रहा है इसलिए लम्बवत प्रतिक्रिया इस प्रकार होगी -
⇒ N = mg

⇒ N = 20 × 10

⇒ N = 200 N

सीमांत घर्षण निम्न रूप में दिया जाता है,

⇒ F = μN

⇒ F = 0.5 × 200

⇒ F = 100 N

• चूंकि लगाया गया बल सीमांत घर्षण से कम है इसलिए निकाय विराम पर रहेगा। अत: विकल्प 3 सही है।

अवधारणा:

• सर आइजैक न्यूटन ने हमें बल की अवधारणा दी।
• बल एक ऐसी वस्तु है जो किसी वस्तु को प्रदान करने के लिए प्रदान की जाने वाली उद्दीपन है।
• बल गति के विरुद्ध और इसके लिए दोनों हो सकते हैं।
• आवश्यक बल की मात्रा वस्तु के द्रव्यमान से अधिक होती है, द्रव्यमान जितना अधिक होता है, इसे स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक बल जितना अधिक होता है। 

उनके अनुप्रयोगों के आधार पर दो प्रकार की ताकतें हैं:

1. संपर्क बल - यह किसी अन्य निकाय द्वारा किसी पिंड पर लागू होने वाला एक बल है जो इसके संपर्क में है।

• उदाहरण: मांसपेशीय बल, यांत्रिक बल, घर्षण बल

1. गैर-संपर्क बल - यह एक ऐसा  बल है जो भौतिक रूप से इसके संपर्क में आए बिना किसी वस्तु पर कार्य करता है ।

• उदाहरण: गुरुत्वाकर्षण बल, विद्युतस्थैतिक बल, चुंबकीय बल

व्याख्या:

• गुरुत्वाकर्षण बल (GRAVITATIONAL FORCE): यह बल एक बल है जो द्रव्यमान के साथ किसी भी दो वस्तुओं को आकर्षित करता है।
  • गुरुत्वाकर्षण बल आकर्षक है क्योंकि यह हमेशा द्रव्यमान को एक साथ खींचने की कोशिश करता है, यह उन्हें कभी अलग नहीं करता है। वास्तव में, आप सहित प्रत्येक वस्तु, पूरे ब्रह्मांड में हर दूसरी वस्तु पर खींच रही है। इसे न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण का नियम कहा जाता है।
• चुंबकीय बल:
  • आकर्षण या प्रतिकर्षण कि उनकी गति की वजह से विद्युत आवेशित कणों के बीच पैदा होती है।
  • यह इलेक्ट्रिक मोटर्स की कार्रवाई और लोहे के लिए मैग्नेट के आकर्षण जैसे प्रभावों के लिए जिम्मेदार बुनियादी बल है।
• विद्युतस्थैतिक बल: इसे कूलम्ब बल या कूलम्ब बातचीत के रूप में भी जाना जाता है । यह दो विद्युत आवेशित वस्तुओं के बीच एक आकर्षक या प्रतिकारक बल है। जैसे आवेश एक-दूसरे को पीछे हटाते हैं, जबकि आवेश एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं। कूलम्ब के नियम का उपयोग बल के बल को दो आवेशों के बीच की गणना के लिए किया जाता है ।

सही उत्तर केवल I है।

• घर्षण बल, संपर्क बल है।
• संपर्क बल एक ऐसा बल है जो वस्तुओं द्वारा एक दूसरे के संपर्क में आने पर लगाया जाता है।
• संपर्क बल न्यूटन के नियमों द्वारा शासित है।
• घर्षण दूसरे के सापेक्ष एक वस्तु की गति का प्रतिरोध है।
• चुंबकीय बल गैर-संपर्क बल है।
• गुरुत्वाकर्षण बल भी एक गैर-संपर्क बल है।

संपर्क बलों के प्रकार:

• घर्षण बल
• प्रयुक्त बल
• सामान्य बल

अवधारणा:

• घर्षण, प्रतिरोध बल है जो दो वस्तुओं के बीच आपेक्षिक गति का विरोध करता है।
  • यह गुरुत्वाकर्षण या विद्युत चुंबकत्व जैसा मौलिक बल नहीं है।
  • घर्षण की दिशा हमेशा इस प्रकार होती है कि यह सापेक्ष गति का विरोध करता है। 
  • दो सतहों के बीच घर्षण बल संपर्क सतह की रूक्षता के कारण होता है।

व्याख्या:

• दो सतहों के बीच घर्षण बल संपर्क सतह की रूक्षता के कारण होता है।
• जब सतहों को पॉलिश किया जाता है, तो उनकी रूक्षता कम हो जाती है।
• वे चिकनी हो जाती हैं।
• इसलिए उनके बीच घर्षण कम हो जाता है।
•  इसलिए, सही उत्तर विकल्प 2 है।

अवधारणा:

घर्षण बल: यह एक प्रकार का प्रतिरोध बल है जो दो संपर्क निकायों के बीच उनके बीच की सापेक्ष गति को रोकने के लिए कार्य करता है।

• इसका गठन विद्युत चुम्बकीय बलों के कारण निकाय की सतह पर आवेशित कणों की घनिष्ठ अंतःक्रिया के कारण होता है।
• गणितीय रूप से इसे घर्षण बल = μ N के रूप में दर्शाया जाता है।
• जहां N = लम्बवत बल= m × g
• लम्बवत बल: यह एक ऐसा बल है जो सतह के लंबवत निकाय द्वारा लगाया जाता है। यह संपर्क बल का एक घटक है।

 घर्षण बल दो प्रकार के होते हैं:

• स्थैतिक घर्षण (f_s): जब दो पिंड एक दूसरे पर विसर्पण नहीं करते हैं, तो घर्षण बल स्थैतिक घर्षण है। यह अपने अधिकतम मान तक स्वयं को बदल सकता है। F_max ≥ f_s
• गतिज घर्षण (f_k): जब दो पिंड घर्षण के बल एक दूसरे के ऊपर विसर्पण करते हैं, तो यह गतिज घर्षण कहलाता है।

• गतिज घर्षण का गुणांक (μ_k) <स्थैतिक घर्षण गुणांक (μ_s)
• बल: यह पिंड का एक प्रकार का धक्का या खिंचाव होता है।
• बल एक पिंड में त्वरण पैदा करता है।
• F = m × a [m = पिंड का द्रव्यमान, a =पिंड मे त्वरण ]
• मुक्त पिंड आरेख: यह क्रमशः प्रत्येक पिंड के बलों और परिणामकों की कल्पना करने का एक चित्रण है।

गणना :

दिया गया है,

पिंड का द्रव्यमान (m) = 10 kg,

लम्बवत बल= mg = 10 × 10 = 100 N

घर्षण गुणांक(μ) = ?

बक्से के लिए मुक्त पिंड आरेख

चूंकि पिंड बल की दिशा में त्वरित  है।

क्षैतिज रेखा में गति का नियम हैं

F - μ_k N = ma

⇒ 50 – (μ_k × 100) = 10 kg × 2 m/s²

⇒ μ _k = 0.3

चूंकि पिंड पहले से ही गति में है, गतिज घर्षण कार्य कर रहा है।
तो, 0.3 के मान के साथ गतिज घर्षण यहां कार्य कर रहा है।

अवधारणा :

• घर्षण बल: यह एक प्रकार का संपर्क बल है।
• संपर्क बल : यह तब उत्पन्न होता है जब दो निकाय किसी अन्य वस्तु के संपर्क में होते हैं: ठोस या तरल
  • जब दो निकाय संपर्क में होते हैं तो न्यूटन के गति के तीसरे नियम के कारण परस्पर बल उत्पन्न होता है।
  • सतह पर लम्बवत संपर्क बल के घटक को लम्बवत प्रतिक्रिया कहा जाता है और सतह के समानांतर घटक को घर्षण कहा जाता है।
• स्थैतिक घर्षण: यह घर्षण का बल है जो निकाय पर लगाए गए बाहरी बल को संतुलित करता है और निकाय को विराम कर देता है।
  • यह निकाय की आसन्न गति का विरोध करता है।

• यदि fs स्थैतिक घर्षण बल है μs स्थैतिक घर्षण का गुणांक है और N लम्बवत प्रतिक्रिया बल है, तो स्थैतिक घर्षण का नियम इस प्रकार लिखा जा सकता है:

⇒ fs  ≤  μsN

स्थैतिक घर्षण का अधिकतम मान:

⇒ (fs)max = μsN

गणना :

दिया गया है: पुस्तक का द्रव्यमान (m) = 10 kg, घर्षण गुणांक (μ_s) = 0.5, और लगाया गया बाहरी बल (F) = 40 N।

लम्बवत प्रतिक्रिया बल निम्न द्वारा दिया जाता है:

⇒ N = mg = 10 × 9.8 = 98 N

जहाँ g गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है

घर्षण का सीमित बल:

⇒ fs = μsN

⇒ (fs)max = 0.5 × 98 = 49 N

F < f_s (40 < 49) के रूप में, इसलिए पुस्तक नहीं चलेगी।

इसलिए विकल्प 2) सही है।

सही उत्तर विकल्प 1) अर्थात 0.40  है

अवधारणा:

• घर्षण: घर्षण बल एक बल है जो किसी वस्तु की सापेक्ष गति का विरोध करता है।
  • बल तब कार्य करता है जब संपर्क में दो सतहें एक दूसरे से आगे बढ़ रही हों या जब एक सतह स्थिर सतह से आगे बढ़ रही हो।
  • किसी वस्तु पर एक सतह द्वारा लगाया गया घर्षण बल Ff द्वारा दिया जाता है।

⇒ Ff = μN

जहाँ μ घर्षण का गुणांक है और N सतह द्वारा वस्तु पर लगाया गया लम्बवत बल है।

गणना:

• ब्लॉक का फिसलना तब होता है जब ब्लॉक का भार हाथों और ब्लॉक के बीच लगाएं गए घर्षण बल से अधिक हो जाता है ।
• इसलिए, ब्लॉक के भार को फिसलने से रोकने के लिए घर्षण बलों द्वारा संतुलित किया जाना चाहिए।

आकृति से, पुस्तक का भार नीचे की ओर कार्य करता है और हाथ और ब्लॉक के बीच घर्षण फिसलने का विरोध करने के लिए ऊपर की ओर कार्य करता है ।

• लागू किया गया संपीडक बल हाथ पर ब्लॉक द्वारा लगाए गए लम्बवत बल N के समकक्ष होगा।

इसलिए,

⇒ Ff + Ff = W

⇒ 2Ff = 600 ⇒ 2μN = 600

• घर्षण का गुणांक​,

\(⇒\mu = \frac{600}{2N} = \frac{600}{2\times750} = 0.4\)