📘 पाठ का परिचय: घर्षण क्या है?

आपने अक्सर देखा होगा कि ट्रैफिक सिग्नल पर वाहन चालक ब्रेक लगाने पर अपने वाहन को मंद (धीमा) कर लेते हैं। इसी तरह, जब भी आवश्यक होता है, आप भी ब्रेक लगाकर अपनी साइकिल को मंद करते हैं। फर्श पर लुढ़कती हुई गेंद कुछ समय पश्चात् अपने आप रुक जाती है। केले के छिलके पर कदम पड़ते ही हम फिसल जाते हैं और किसी चिकने तथा गीले फर्श पर चलना कठिन होता है!

ऐसा क्यों होता है? कोई भी वस्तु जो किसी अन्य वस्तु के पृष्ठ (Surface) पर गति कर रही होती है, उस स्थिति में भी मंद हो जाती है जब उस पर कोई बाहरी बल न लगाया हो। अंततः वह रुक जाती है। इस गति का विरोध करने वाले अदृश्य बल को ही घर्षण बल (Force of Friction) कहा जाता है ।

📘 9.1 घर्षण बल (Force of Friction)

घर्षण पुस्तक तथा फर्श के पृष्ठों की सापेक्ष गति का विरोध करता है।

इन दोनों ही स्थितियों में घर्षण पुस्तक की गति का विरोध करता है। इससे यह स्पष्ट होता है कि घर्षण बल सदैव ही लगाए गए बल का विरोध करता है।

चित्र 9.2 : घर्षण पुस्तक तथा फर्श के पृष्ठों की सापेक्ष गति का विरोध करता है।

📘 9.2 घर्षण को प्रभावित करने वाले कारक

क्या सभी पृष्ठों पर समान घर्षण बल लगता है? नहीं। घर्षण मुख्य रूप से पृष्ठों के चिकनेपन या खुरदरेपन (Roughness) पर निर्भर करता है 。

पृष्ठीय अनियमितताएँ (Surface Irregularities)

घर्षण सम्पर्क में आने वाले दो पृष्ठों की अनियमितताओं के कारण होता है। ऐसे पृष्ठ जो देखने में बहुत चिकने लगते हैं, उनमें भी बहुत सारी सूक्ष्म अनियमितताएँ होती हैं।

• दो पृष्ठों की अनियमितताएँ एक-दूसरे के भीतर धँस जाती हैं जिसे अन्तःबंधन (interlocking) कहते हैं।
• जब हम एक पृष्ठ पर दूसरे पृष्ठ को गति कराने का प्रयास करते हैं तो हमें इस अन्तःबंधन पर पार पाने के लिए कुछ बल लगाना पड़ता है।
• खुरदरे (रूक्ष) पृष्ठों पर ये अनियमितताएँ अधिक संख्या में होती हैं। अतः यदि पृष्ठ रूक्ष हो तो घर्षण बल अधिक होता है।

चित्र: चित्र 9.5 : पृष्ठीय अनियमितताएँ (मेज और पुस्तक के पृष्ठ)।

स्थैतिक घर्षण (Static Friction) और सर्पी घर्षण (Sliding Friction)

यदि पृष्ठों को बलपूर्वक दबाएँ तो घर्षण में वृद्धि हो जाएगी। इसका अनुभव आप किसी चटाई को उस समय खींचकर कर सकते हैं जब उस पर कोई व्यक्ति बैठा हो।

सर्पी घर्षण, स्थैतिक घर्षण से कम क्यों होता है?
जब कोई बॉक्स सरकना आरम्भ कर देता है, तो उसके पृष्ठ के सम्पर्क बिन्दुओं को उतना समय नहीं मिल पाता कि वे फर्श के संपर्क बिन्दुओं में धँस सकें। अतः सर्पी घर्षण स्थैतिक घर्षण से कुछ कम होता है। इसीलिए किसी बॉक्स में गति आरम्भ करने की अपेक्षा पहले से ही गतिमान बॉक्स की गति बनाए रखना सरल होता है。

📘 9.3 घर्षण: हानिकारक परंतु अनिवार्य

घर्षण के बिना कई कार्य असंभव हैं। यदि घर्षण न हो तो:

• हम पेन या पेंसिल से नहीं लिख सकते।
• हम दीवार में कील नहीं ठोंक सकते।
• धागे में गाँठ नहीं बाँध सकते।
• कोई भवन निर्माण नहीं हो सकता।
• सड़क और वाहन के टायरों के बीच घर्षण न हो तो वाहन न चल सकते हैं, न रुक सकते हैं और न ही दिशा बदल सकते हैं।

इसके विपरीत, घर्षण हानिकारक भी है। घर्षण के कारण वस्तुएँ घिस जाती हैं, चाहे वह पेंच, बॉल बेयरिंग या जूतों के सोल हों। घर्षण से ऊष्मा (गर्मी) भी उत्पन्न होती है, जैसे हथेलियों को रगड़ने पर या माचिस की तीली को खुरदरे पृष्ठ पर रगड़ने पर। मशीनों में घर्षण से उत्पन्न ऊष्मा के कारण अत्यधिक ऊर्जा नष्ट हो जाती है।

📘 9.4 घर्षण बढ़ाना तथा घटाना

कुछ परिस्थितियों में घर्षण वांछनीय (जरूरी) होता है, इसलिए इसे बढ़ाया जाता है:

• जूतों की तलियाँ और टायरों के खाँचे: जूतों की तली और वाहनों (कारों, ट्रकों, बुलडोजरों) के टायर खाँचेदार (treaded) बनाए जाते हैं ताकि फर्श या सड़क से उनकी पकड़ अच्छी बने और हम सुरक्षित रहें।
• ब्रेक पैड: स्वचालित वाहनों और साइकिलों की ब्रेक प्रणालियों में ब्रेक पैडों का उपयोग करके जानबूझकर घर्षण में वृद्धि की जाती है।
• खिलाड़ियों द्वारा मिट्टी/पाउडर का उपयोग: कबड्डी के खिलाड़ी अपने हाथों पर मिट्टी रगड़ते हैं ताकि वे अपने प्रतिद्वंद्वी को अच्छी तरह पकड़ सकें। जिमनास्ट (व्यायामी) अपने हाथों पर कोई रूक्ष पदार्थ लगा लेते हैं ताकि घर्षण में वृद्धि करके अच्छी पकड़ बना सकें।

📘 घर्षण कम करना (स्नेहक)

कुछ स्थितियों में घर्षण अवांछनीय होता है, अतः उसे कम करना पड़ता है:

• कैरम बोर्ड पर महीन पाउडर छिड़कना।
• दरवाजों के कब्जों (चूलों) में तेल की कुछ बूँदें डालना।
• साइकिल और मोटर के मैकेनिक द्वारा मशीनों के गतिशील भागों के बीच ग्रीज़ (grease) लगाना।

जब तेल, ग्रीज़ या ग्रेफाइट को किसी मशीन के गतिशील पुर्जों के बीच लगाते हैं, तो वहाँ इनकी एक पतली परत बन जाती है और गतिशील पृष्ठ सीधे एक-दूसरे को रगड़ नहीं पाते। इस प्रकार अनियमितताओं का अंतःबंधन काफी सीमा तक दूर हो जाता है और गति सहज बन जाती है।

घर्षण कम करने वाले पदार्थों को स्नेहक (Lubricants) कहते हैं। कुछ मशीनों में स्नेहक के रूप में तेल का उपयोग न करने की सलाह दी जाती है, वहाँ घर्षण कम करने के लिए गतिशील पुर्जों के बीच वायु की गद्दी (air cushion) का उपयोग किया जाता है।

📘 9.5 पहिए घर्षण कम कर देते हैं (लोटनिक घर्षण)

अटैचियों और भारी सामानों पर रोलर (पहिए) जड़े होते हैं, जिससे कोई छोटा बच्चा भी उन्हें आसानी से खींच सकता है।

जब एक वस्तु किसी दूसरी वस्तु के पृष्ठ पर लुढ़कती है, तो उसकी गति के प्रतिरोध को लोटनिक घर्षण (Rolling Friction) कहते हैं। लोटन घर्षण कम कर देता है। किसी वस्तु को दूसरी वस्तु पर सरकने की तुलना में लोटन करना सदैव आसान होता है।

चूँकि लोटनिक घर्षण सर्पी घर्षण से कम होता है, इसलिए अधिकांश मशीनों में सर्पण को बॉल बेयरिंग (Ball Bearing) के उपयोग द्वारा लोटन में प्रतिस्थापित किया जाता है। छत के पंखों तथा साइकिलों में धुरी (axle) तथा नाभि (hub) के बीच बॉल बेयरिंग का उपयोग इसके सामान्य उदाहरण हैं।

📘 9.6 तरल घर्षण (Fluid Friction)

वायु अत्यंत हल्की और विरल होती है, फिर भी इससे होकर गति करने वाली वस्तुओं पर वायु घर्षण बल लगाती है। इसी प्रकार जल तथा अन्य द्रव भी गति करने वाली वस्तुओं पर घर्षण बल लगाते हैं। विज्ञान में गैसों तथा द्रवों को एक ही नाम ‘तरल (Fluid)‘ दिया गया है। अतः तरल इनसे होकर गति करने वाली वस्तुओं पर घर्षण बल लगाते हैं।

तरलों द्वारा लगाए गए घर्षण बल को कर्षण (Drag) भी कहते हैं। किसी तरल पर लगने वाला घर्षण बल उसकी तरल के सापेक्ष गति पर निर्भर करता है। यह वस्तु की आकृति तथा तरल की प्रकृति पर भी निर्भर करता है।

जब वस्तुएँ किसी तरल में गति करती हैं तो उन्हें उन पर लगे घर्षण बल पर पार पाना होता है, जिससे उनकी ऊर्जा का क्षय (नुकसान) होता है। अतः घर्षण को कम करने के लिए वस्तुओं को विशिष्ट आकृतियाँ दी जाती हैं। ये आकृतियाँ प्रकृति से प्रेरित होती हैं, जैसे पक्षी और मछलियाँ। हवाई जहाज की आकृति पक्षी के समान बनाई जाती है ताकि तरल घर्षण कम हो जाए।

📘Bihar Board Class 8 Science Chapter 9 – अभ्यास (NCERT Textbook Questions)