బలం - ఘర్షణ

బలాలన్నింటిలోనూ బలహీనమైన బలం!

ఆగిపోయిన బండి కదలాలంటే దాన్ని బలంతో తోయాలి. బిగుసుకుపోయిన తలుపులు తెరవాలంటే బలంతో నెట్టాలి. ప్రతిచోటా, ప్రతి రెండు వస్తువుల మధ్య బలం పని చేస్తుంటుంది. పరమాణువులోని పదార్థాల నుంచి విశ్వంలోని ఖగోళ వస్తువుల వరకు అంతటా బలం ఉంటుంది. అలాగే మనం నడవాలన్నా, వాహనాల చక్రాలు దూసుకెళ్లాలన్నా శక్తితో పాటు ఘర్షణ కూడా కావాలి. సైన్స్‌లో అతిముఖ్యమైన ఈ ప్రాథమిక భావనల గురించి పరీక్షార్థులు తెలుసుకోవాలి. బలం రకాలు, అవి ఎలా పనిచేస్తాయి, వాటి ప్రభావంతో కలిగే మార్పులు, ఘర్షణ వల్ల లాభనష్టాలపై అవగాహన పెంచుకోవాలి.

 ఒక వస్తువును ముందుకు నెట్టడానికి లేదా వెనుకకు లాగడానికి దానిపై కలగజేసే శారీరక శ్రమను బలం అంటారు. ఒక వస్తువుపై బలాన్ని ప్రయోగించి నిశ్చలస్థితిలో ఉన్న వస్తువును గమనంలోకి, గమనంలో ఉన్నదాన్ని నిశ్చల స్థితిలోకి మార్చవచ్చు. బలాన్ని ప్రయోగించి వస్తువు ఆకారం, వేగం, దిశల్లో మార్పును కలిగించవచ్చు. బలాన్ని నేరుగా కంటితో చూడలేం కానీ, దాని ప్రభావాన్ని చూడవచ్చు.

ప్రకృతిలోని కొన్ని రకాల బలాలు

1) గురుత్వాకర్షణ బలం: విశ్వంలోని ప్రతి వస్తువు మరొక వస్తువును తన వైపు ఆకర్షించడానికి కారణమైన బలాన్ని గురుత్వాకర్షణ బలం అంటారు. ఈ బలం వస్తువుకు ఉండే ద్రవ్యరాశి కారణంగా ఏర్పడుతుంది. గ్రావిటాన్‌లు ఈ బలాన్ని ప్రసారం చేస్తాయి. బలాలన్నింటిలో ఇది బలహీనమైంది. దీని వ్యాప్తి చాలాఎక్కువ.

2) విద్యుదయస్కాంత బలం: రెండు ఆవేశాల మధ్య ఏర్పడే ఆకర్షణ లేదా వికర్షణ బలాన్ని విద్యుదయస్కాంత బలం అంటారు. ఇది వస్తువు ఆవేశాల కారణంగా ఏర్పడుతుంది. ఫోటాన్‌ల రూపంలో ప్రసారమవుతుంది. దీని వ్యాప్తి చాలా ఎక్కువ.గురుత్వాకర్షణ బలం కంటే బలమైంది.

3) కేంద్రక బలం: ఇది పరమాణువులోని కేంద్రక ప్రోటాన్, న్యూట్రాన్‌ల మధ్య ఉంటుంది. కణాల స్పిన్‌ మీద ఆధారపడుతుంది. ఇది కూడా ఒక ఆకర్షణ బలం. బలాలన్నింటిలోకి అత్యంత బలమైంది. దీని వ్యాప్తి చాలా తక్కువ.

దుర్బుల అన్యోన్య చర్యాబలం:  ఇది పరమాణు కేంద్రకంలోని లెప్టాన్, హైడ్రాన్‌ల మధ్య పనిచేస్తుంది. బలహీన బోసాన్‌ల ద్వారా ప్రసారమవుతుంది. దీని వ్యాప్తి చాలా తక్కువ. సత్యేంద్రనాథ్‌ బోస్, ఐన్‌స్టీన్‌ల పేర్లను కలిపి బోసాన్‌గా నామకరణం చేశారు.

4) అభికేంద్ర బలం: ఒక వస్తువును వృత్తాకార మార్గంలో చలింపజేయడానికి దానిపై వృత్తకేంద్రం దిశలో పనిచేసే బలాన్ని ‘అభికేంద్ర బలం’ అంటారు. ఈ బలం వల్ల వస్తువు అభికేంద్ర త్వరణంతో వృత్తాకార మార్గంలో చలిస్తుంది.

ఉదా: * సూర్యుడి చుట్టూ భూమి, ఇతర గ్రహాలు తిరగడం.

* భూమి చుట్టూ చంద్రుడి భ్రమణం. 

* కేంద్రకం చుట్టూ ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనం.

* గట్టుకోణం ద్వారా ప్రయాణించే వాహనం కింద పడకపోవడం.

* నీటితో నింపిన బకెట్‌ను అడ్డంగా, నిలువుగా ఊపినప్పటికీ నీరు కింద పడకపోవడం.

6) అపకేంద్రబలం: వృత్తాకార చలనంలో ఉన్న వస్తువుపై వృత్తకేంద్రం నుంచి బయటకు తీసుకెళ్లడానికి పనిచేసే బలాన్నే అపకేంద్ర బలం అంటారు. ఇదొక మిథ్యాబలం. అపకేంద్ర బలం పరిమాణం అభికేంద్ర బలానికి సమానంగా ఉంటుంది. 

ఉదా: * రంగుల రాట్నం తిరిగేటప్పుడు దాని ఊయలలు బయటకు దూరంగా జరగడం.

* మిక్సీని ఆన్‌ చేయగానే జార్‌లోని పదార్థం దాని గోడలను తాకడం. 

* లాండ్రీ డ్రయ్యర్‌ పనిచేయడం.

* మజ్జిగను కవ్వంతో చిలికినప్పుడు తేలికైన వెన్న మధ్యలోకి చేరడం. 

* చక్కెర పరిశ్రమలో మొలాసిస్‌ నుంచి చక్కెరను వేరుచేయడం. 

* రక్తం నుంచి సీరంను వేరుచేయడం.

* తేనె తుట్టె నుంచి తేనెను వేరుచేయడం. 

* రసాయన పదార్థాల అవక్షేపాలను వేరుచేయడం.

బలభ్రామకం (టార్క్‌): భ్రమణ చలనంలో ఉన్న వస్తువు కోణీయ వేగంలో మార్పును కలగజేసే భౌతిక రాశిని బలభ్రామకం అంటారు. ఇదొక సదిశ రాశి.

* బలభ్రామకం = బలం × బలప్రయోగ స్థానదూరం 

* ప్రమాణాలు = న్యూటన్‌ × మీటర్‌ లేదా డైన్‌ × సెం.మీ. 

* బలభ్రామకం ప్రమాణాలు పని, శక్తి ప్రమాణాలకు సమానంగా ఉంటాయి.  

ఉదా: * నట్లు, బోల్టులు బిగించడానికి, ఊడదీయడానికి స్పానర్‌ వాడతారు. అది భ్రమణాక్షం నుంచి బలప్రయోగ దూరం పెంచుతుంది. దీనివల్ల నట్లు తిప్పడం సులువవుతుంది.

* కూల్‌డ్రింక్‌ సీసా మూతను ఓపెనర్‌తో తీయడం తేలిక.

* తలుపును వేయడానికి, తీయడానికి గడియ వద్ద నెట్టడం సులభంగా ఉంటుంది.

 

బలయుగ్మం: రెండు సమాన బలాలు ఒక వస్తువుపై వేర్వేరు బిందువుల వద్ద వ్యతిరేక దిశలో పనిచేయడాన్ని బలయుగ్మం అంటారు. ఇది సదిశరాశి. 

ప్రమాణాలు = న్యూటన్‌ × మీటర్‌ లేదా డైన్‌ × సెం.మీ. 

ఉదా: * బైక్‌ హ్యాండిల్‌ను తిప్పడం 

* తాళం చెవిని తిప్పడం 

* పంపువాల్స్‌ను తిప్పడం 

* సీసా మరమూతలను తిప్పడం

సరళయంత్రాలు: ‘అనుకూలమైన ప్రదేశంలో బలాన్ని ప్రయోగించి, దాన్ని పెంచడం ద్వారా యంత్ర లాభాన్ని పొందవచ్చు’ అనే సూత్రం ఆధారంగా ఇవి తయారవుతాయి. ఉదా: కటింగ్‌ ప్లయర్, స్క్రూడ్రైవర్, స్పానర్, మరజాకి, కత్తెర, రోడ్లు ఊడ్చే చీపురు, బాటిల్‌ ఓపెనర్, యంత్రాల్లో ఉపయోగించే లీవర్‌లు, గేర్లు.

ఘర్షణ:  తలం మీద కదులుతున్న వస్తువుపై వ్యతిరేక దిశలో కలిగించే బలాన్ని ఘర్షణ అంటారు. ఇది వస్తువు చలనానికి ఎల్లప్పుడూ వ్యతిరేక దిశలో పనిచేస్తుంది. ఘర్షణ బలాన్ని పూర్తిగా తొలగించడం కుదరదు. కానీ కొంతవరకు తగ్గించవచ్చు.

ఘర్షణ రకాలు

1) స్థైతిక ఘర్షణ: రెండు వస్తువులు స్పర్శలో ఉండి నిశ్చలస్థితిలో ఉన్నప్పుడు వాటి మధ్య పనిచేసే బలాన్ని స్థైతిక ఘర్షణ (స్వయం సర్దుబాటు బలం) అంటారు. 

ఉదా: * గోడకు కొట్టిన మేకు మధ్య ఉండే ఘర్షణ 

* చేతిలో పట్టుకున్న పెన్ను మధ్య ఉండే ఘర్షణ  

2) జారుడు ఘర్షణ: ఒక వస్తువు తలంపై మరొక వస్తువు జారుతున్నప్పుడు ఏర్పడే ఘర్షణను జారుడు ఘర్షణ అంటారు. 

ఉదా: వేగంగా వచ్చే వాహనాలకు హఠాత్తుగా బ్రేకులు వేసినప్పుడు ఏర్పడే ఘర్షణ. 

* చాక్‌పీసుతో బ్లాక్‌ బోర్డు మీద రాసేటప్పుడు ఏర్పడే ఘర్షణ. 

* స్కేటింగ్‌ ఆటలో ఏర్పడే ఘర్షణ.

3) దొర్లుడు ఘర్షణ: ఒక వస్తువు తలంపై మరొక వస్తువు దొర్లుతున్నప్పుడు ఏర్పడే ఘర్షణను దొర్లుడు ఘర్షణ అంటారు. 

ఉదా: * లగేజ్‌ బ్యాగ్‌లో ఉండే చక్రాల మధ్య ఏర్పడే ఘర్షణ 

* వాహనాల చక్రాల మధ్య ఏర్పడే ఘర్షణ

ఘర్షణ బలం క్రమం: స్థైతిక ఘర్షణ జి జారుడు ఘర్షణ జి దొర్లుడు ఘర్షణ

లాభాలు: * మనం నిలబడటానికి, నడవడానికి నేలకు, కాళ్లకు మధ్య ఘర్షణ ఉండాలి. 

* వస్తువులు పట్టుకోవడానికి, అవి జారకుండా ఘర్షణ అవసరం. 

* వాహనాలు బ్రేకులు వేసినప్పుడు ఆగడానికి రోడ్డుకు, టైర్లకు మధ్య ఘర్షణ ఉండాలి.

నష్టాలు: * ఘర్షణ ఎక్కువగా ఉంటే యంత్రభాగాలు వేడెక్కి శక్తి వృథా అవుతుంది. 

* ఘర్షణ పెరగడం వల్ల యంత్ర భాగాలు అరిగిపోతాయి, విరిగిపోతాయి.

 

తగ్గించే పద్ధతులు: * ఘర్షణను తగ్గించాలంటే తలాలను నునుపు చేయాలి. 

* యంత్ర భాగాల మధ్య కందెనలు, గ్రీజు పూయాలి. 

* వస్తువుల ముందు భాగాన్ని మొనతేలిన ఆకారంలో తయారుచేయాలి. 

* యంత్రభాగాల మధ్య బాల్‌బేరింగ్‌లు ఏర్పాటు చేయాలి.

* తలాలపై పౌడర్‌లను కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

మాదిరి ప్రశ్నలు

1. గ్రావిటాన్‌ల ద్వారా ఏ బలం ప్రసారమవుతుంది? 

1) కేంద్రక బలం 2) గురుత్వాకర్షణ బలం 

3) విద్యుదయస్కాంత బలం 4) అపకేంద్ర బలం 

 

2. బలాలన్నింటిలోకి అత్యంత బలమైన దాన్ని గుర్తించండి.

1) అపకేంద్ర బలం 2) ఘర్షణ బలం 

3) కేంద్రక బలం 4) గురుత్వాకర్షణ బలం

 

 

3. బలహీన బోసాన్‌ల ద్వారా ప్రసారం అయ్యే బలాన్ని గుర్తించండి.

1) ఘర్షణ బలం       2) దుర్బల అన్యోన్య చర్యాబలం 

3) గురుత్వాకర్షణ బలం  4) కేంద్రక బలం 

 

 

4. వస్తువుల మధ్య ఉండే ఆవేశాల ద్వారా ఏర్పడే బలం? 

1) గురుత్వాకర్షణ బలం 2) కేంద్రక బలం

3) అభికేంద్ర బలం 4) విద్యుదయస్కాంత బలం 

 

 

5. కిందివాటిలో అత్యధిక వ్యాప్తి కలిగిన బలాన్ని గుర్తించండి. 

1) గురుత్వాకర్షణ బలం 2) ఘర్షణ బలం 3) అయస్కాంత బలం 4) కేంద్రక బలం 

 

 

6. ఒక వస్తువు చలనదిశకు వ్యతిరేక దిశలో పనిచేసే బలం? 

1) కేంద్రక బలం         2) ఘర్షణ బలం 

3) దుర్బల అన్యోన్యబలం   4) అభిలంబ బలం 

 

 

7. స్వయంసర్దుబాటు బలం అని దేన్ని అంటారు? 

1) స్థైతిక ఘర్షణ    2) జారుడు ఘర్షణ 

3) దొర్లుడు ఘర్షణ     4) ప్రవాహి ఘర్షణ 

8. బ్లాక్‌బోర్డుపై సుద్దముక్కతో రాసేటప్పుడు ఏర్పడే ఘర్షణ? 

1) స్థైతిక ఘర్షణ 2) ప్రవాహి ఘర్షణ 

3) జారుడు ఘర్షణ 4) దొర్లుడు ఘర్షణ 

 

 

9. లగేజీ బ్యాగుకు ఏర్పాటుచేసే చక్రాల మధ్య ఏర్పడే ఘర్షణ? 

1) దొర్లుడు ఘర్షణ    2) జారుడు ఘర్షణ 

3) స్థైతిక ఘర్షణ    4) ప్రవాహి ఘర్షణ 

10. ఘర్షణ క్రమాన్ని గుర్తించండి. 

1) జారుడు జి దొర్లుడు జి స్థైతిక 

2) దొర్లుడు జి స్థైతిక జి జారుడు 

3) స్థైతిక జి దొర్లుడు జి జారుడు 

4) స్థైతిక జి జారుడు జి దొర్లుడు

సమాధానాలు: 1-2, 2-3, 3-2, 4-4, 5-1, 6-2, 7-1, 8-3, 9-1, 10-4.

రచయిత: చంటి రాజుపాలెం