🧊
உராய்வு
Friction · Grade 10, Unit 5
இப்பக்கம் மனப்படத்தின் அதே உள்ளடக்கத்தை, தொடர் வாக்கியங்களாக விளக்கமாக எழுதப்பட்ட ஒரு revision sheet ஆகும் — முதலிலிருந்து இறுதிவரை வாசித்துப் படிக்க.
1 உராய்வு என்றால் என்ன?
இரு பரப்புகள் ஒன்றோடொன்று தொட்டுக்கொண்டிருக்கும்போது, அவற்றுக்கிடையே ஏற்படும், சார்பு இயக்கத்தை எதிர்க்கும் விசையே உராய்வு. ஒரு பொருளை மற்றொரு பரப்பு மீது நழுவ வைக்க முயற்சித்தால், அந்த நழுவல் திசைக்கு எதிராக ஒரு விசை எழுகிறது. ஏற்கனவே நகர்ந்துகொண்டிருக்கும் பொருளின் இயக்கத்தை மெதுவாக்கி நிறுத்துவதற்கும் இதே விசையே காரணம்.
ஏன் ஏற்படுகிறது? எந்த ஒரு பரப்பும் — பார்வைக்கு மென்மையாக இருந்தாலும் — நுண்நோக்கியில் நெளிவான, கூரிய மலைகள் கொண்டது. இரு பரப்புகள் தொட்டுக் கொள்ளும்போது, இந்த மலைகள் ஒன்றோடொன்று பின்னிக்கொள்கின்றன — நழுவலை எதிர்க்கின்றன. அதுவே உராய்வு.
2 உராய்வின் வகைகள்
ஒரு பொருள் மேசை மீது வெறுமனே வைக்கப்பட்டு யாரும் தள்ளாதிருந்தால், அதன் மீது உராய்வு எதுவும் செயற்படாது — சார்பு இயக்க முயற்சியே இல்லை என்பதால்.
சம உராய்வு / நிலை உராய்வு (Static friction) — பொருளை மெதுவாக ஒரு திசையில் தள்ள ஆரம்பித்தும் பொருள் இன்னும் நகராதிருக்கும்போது, நாம் செலுத்தும் விசைக்கு சம அளவில், எதிர்த் திசையில் ஒரு நிலை உராய்வு எழுந்து பொருளை ஓய்விலேயே வைத்திருக்கிறது. தள்ளும் விசை கூடினால் நிலை உராய்வும் ஒத்துக் கூடுகிறது — ஆனால் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு வரை மட்டுமே; அந்த உச்சபட்ச நிலை உராய்வைத் தாண்டினால் பொருள் நழுவ ஆரம்பிக்கிறது.
இயங்கு உராய்வு (Kinetic / sliding friction) — பொருள் நழுவ ஆரம்பித்த பிறகு செயற்படும் உராய்வு; இது நிலை உராய்வை விடச் சிறிது குறைவாகவே இருக்கும். அதனாலேயே ஒரு பெட்டியை நகர்த்த ஆரம்பிக்க அதிக விசை வேண்டும்; ஆனால் ஒருமுறை நகர ஆரம்பித்த பிறகு அதே வேகத்தில் வைத்திருக்க குறைந்த விசையே போதும்.
ஞாபகம்சார்பு இயக்க முயற்சி இல்லாத நிலையில் உராய்வு பூஜ்ஜியம்; தள்ள ஆரம்பித்தும் பொருள் நகராதவரை நிலை உராய்வு; பொருள் நகர ஆரம்பித்த பின் இயங்கு உராய்வு — இது நிலை உராய்வை விடச் சற்றுக் குறைவு.
3 உராய்வை பாதிக்கும் காரணிகள்
உராய்வின் அளவு இரண்டு முக்கிய காரணிகளைச் சார்ந்துள்ளது.
3.1 பரப்பின் தன்மை
கடினமான / கரடுமுரடான பரப்புகளுக்கு உராய்வு கூடும்; மென்மையான பரப்புகளுக்கு உராய்வு குறைவு. மணல் தரையில் ஒரு பந்தை உருட்டினால் விரைவில் நிற்கும் (உராய்வு கூடுதல்); மென்மையான மரத் தளத்தில் அதே பந்து வெகு தூரம் உருளும் (உராய்வு குறைவு). பனிக்கட்டி மீது மிக மிக குறைவாகவே உராய்வு இருக்கும் — அதனாலேயே வழுக்குகிறோம்.
3.2 அழுத்தும் விசை (Normal force)
பொருள் பரப்பின் மீது எவ்வளவு அழுத்துகிறதோ, அவ்வளவு அதிக உராய்வு — பொதுவாக கனமான பொருளுக்கு உராய்வு கூடும். காலியான ஒரு பெட்டியை தள்ள எளிது; அதே பெட்டியில் கற்களை நிரப்பினால் தள்ள மிகவும் கடினம் — ஏனெனில் பெட்டி தரையை அதிகமாக அழுத்துகிறது.
⭐ ஞாபகம்உராய்வு = (பரப்பின் தன்மை) × (அழுத்தும் விசை). இரண்டும் கூடும்போது உராய்வும் கூடும்.
4 உராய்வின் நன்மைகள் (Advantages)
உராய்வு பெரும்பாலும் "தடை" போலத் தோன்றினாலும், அது இல்லாமல் நம் வாழ்வே சாத்தியமற்றது.
- நடப்பது — கால் தரையை பின்நோக்கி தள்ளும்போது உராய்வு இருந்தால் மட்டுமே தரை காலை முன்நோக்கி தள்ளும். உராய்வு இல்லாவிட்டால் (பனிக்கட்டியில் போல) வழுக்குவோம்.
- எழுதுதல் — பேனையும் கடதாசியும் இடையே உராய்வு இருந்தால்தான் மை படிகிறது.
- பிடித்துக்கொள்ளுதல் — கையும் பொருளும் இடையே உராய்வு இருந்தால்தான் பொருளைப் பிடித்துக்கொள்ள முடியும்.
- தடுப்பான்கள் (Brakes) — பேருந்து, கார், சைக்கிள் தடுப்பான்கள் சக்கரத்திற்கும் தடுப்பான் pad-ஐயும் இடையே உராய்வு உருவாக்கி வாகனத்தை நிறுத்துகின்றன.
- தயர் கீறல்கள் — மழைக்காலத்தில் சாலையில் வாகனம் வழுக்காமல் இருக்க தயர்களில் ஆழமான கீறல்கள் உராய்வை அதிகரிக்கின்றன.
- ஆணி, மேடை — மரத்தை, கட்டிடத்தை ஒன்றுசேர்த்து வைப்பவை.
5 உராய்வின் தீமைகள் (Disadvantages)
- தேய்மானம் — காலணியின் அடி தேய்கிறது; வாகனத் தயர் தேய்கிறது; எந்திரப் பகுதிகள் தேய்கின்றன.
- வெப்பம் வெளியேற்றம் — உராய்வால் இயக்கச் சக்தி வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது. இரு கைகளை ஒன்றோடொன்று கடினமாகத் தேய்த்தால் கைகள் சூடாவது இதே கொள்கை.
- சக்தி இழப்பு — எந்திரத்தில் உராய்வால் சக்தி விரயமாகி, எரிபொருள் பயன்பாடு அதிகரிக்கிறது.
- சத்தம் — உராய்வினால் சத்தம் ஏற்படுகிறது (கதவு திறப்பு).
6 உராய்வை குறைக்கும் முறைகள்
- பரப்புகளை மென்மையாக்குதல் (polishing) — மென்மையான மேற்பரப்பு குறைந்த உராய்வைத் தரும்.
- மசகு / எண்ணெய் (Lubricant) — இரு பரப்புகளுக்கிடையே எண்ணெய் / கிரீஸ் வைத்தால், பரப்புகள் நேரடியாகத் தொடாது. எந்திரங்களில், சைக்கிள் சங்கிலியில் இது அத்தியாவசியம்.
- உருட்டு உராய்வு (Rolling friction) — நழுவலை விட உருளல் மிகக் குறைவான உராய்வைத் தரும். அதனாலேயே பெரிய பெட்டிகளுக்குக் கீழே சக்கரங்கள்; வாகனங்களில் தயர்; எந்திர அச்சுகளில் பந்து-தாங்கி (ball bearings) பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
- தெருப்பணி தயர் — மென்மையான தயர் பாதையில் உருளும்போது இருக்கும் உராய்வைக் குறைக்கிறது.
- காற்று-படுகை (air cushion) — hovercraft போன்ற வாகனங்களில் உராய்வு கிட்டத்தட்ட இல்லை.
- அதிக மென்மையான மேற்பரப்புப் பூச்சு (Teflon) — பாத்திரங்களின் உள்பகுதிக்கு உராய்வு குறைப்பு.
7 பரீட்சைக்கான ஒரே பக்க சுருக்கம்
உராய்வு: இரு பரப்புகளுக்கிடையே சார்பு இயக்கத்தை எதிர்க்கும் விசை.
மூன்று நிலைகள்: (1) ஓய்வு — சார்பு இயக்க முயற்சி இல்லை → உராய்வு 0. (2) நிலை உராய்வு — இயக்க முயற்சி உண்டு, பொருள் இன்னும் ஓய்வில் — விசையை சமன் செய்கிறது. (3) இயங்கு உராய்வு — பொருள் நகரும்போது; நிலை உராய்வை விடச் சிறிது குறைவு.
பாதிக்கும் காரணிகள்: (i) பரப்பின் தன்மை (கரடு ↑ → உராய்வு ↑) (ii) அழுத்தும் விசை (கனம் ↑ → உராய்வு ↑).
நன்மை: நடப்பது, எழுதுதல், பிடித்தல், தடுப்பான், தயர் கீறல். தீமை: தேய்மானம், வெப்பம், சக்தி இழப்பு, சத்தம். குறைக்கும் முறை: மென்மையாக்குதல், எண்ணெய்/கிரீஸ், உருட்டு உராய்வு / ball bearing, சக்கரம், teflon, air cushion.
சுருக்கமான சொற்கள் · Key Terms
Friction = உராய்வு
Static friction = நிலை உராய்வு
Kinetic friction = இயங்கு உராய்வு
Rolling friction = உருட்டு உராய்வு
Normal force = அழுத்தும் விசை
Lubricant = மசகு / எண்ணெய்
Ball bearing = பந்து-தாங்கி
Air cushion = காற்று-படுகை
Wear & tear = தேய்மானம்
Streamlining = நீர் ஒழுக்கு வடிவம்