ઘર્ષણ બળ (Frictional Force) : બે સપાટીઓ જ્યારે એકબીજાના સંપર્કમાં રહીને સાપેક્ષ ગતિ કરતી હોય કે ગતિ કરવાનો પ્રયત્ન કરતી હોય, ત્યારે તેમની સંપર્ક સપાટી પર ગતિનો વિરોધ કરતું જે બળ ઉદ્ભવે છે તેને ઘર્ષણ બળ કહે છે. • ઘર્ષણ હંમેશાં લગાડેલા બળની કે પદાર્થની સાપેક્ષ ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં જ કાર્ય કરે છે. • રોજિંદા ઉદાહરણો : જમીન પર ગબડતો દડો થોડા અંતરે જઈને આપમેળે અટકી જવો, સાયકલનું પેડલ મારવાનું બંધ કરતાં સાયકલની ગતિ ધીમી પડી જવી, કેળાની છાલ પર પગ પડતાં લપસી જવું.
ઘર્ષણનું કારણ (Cause of Friction) : સંપર્કમાં રહેલી બંને સપાટીઓનું ખરબચડાપણું (Irregularities) ઘર્ષણ માટે જવાબદાર છે. • આપણને લીસી દેખાતી સપાટીઓ પર પણ સૂક્ષ્મદર્શક રીતે અસંખ્ય ખાડા-ટેકરા (સૂક્ષ્મ ખરબચડાપણું) હોય છે. • જ્યારે બે સપાટીઓ એકબીજાના સંપર્કમાં આવે છે ત્યારે આ ખાડા-ટેકરા એકબીજામાં ભરાઈ જાય છે (Interlocking). આ જોડાણમાંથી મુક્ત થવા માટે બળ લગાડવું પડે છે.
ઘર્ષણને અસર કરતાં પરિબળો (Factors Affecting Friction) : 1. સપાટીનો પ્રકાર (લીસી કે ખરબચડી) : ખરબચડી સપાટી પર અનિયમિતતાઓ વધુ હોવાથી ઘર્ષણ બળ વધુ લાગે છે, જ્યારે લીસી સપાટી પર ઓછું ઘર્ષણ લાગે છે. (દા.ત., કાચ કે ટાઇલ્સ પર દડો વધુ દૂર જાય છે, પરંતુ રેતી કે કાંકરાવાળા રસ્તા પર તરત અટકી જાય છે). 2. બે સપાટીઓ વચ્ચેનું દબાણબળ (સામાન્ય બળ) : બે સપાટીઓ એકબીજા સાથે કેટલી મજબૂતીથી દબાયેલી છે તેના પર ઘર્ષણ આધાર રાખે છે. જો ભારે બોક્સ હોય તો તળિયા સાથેનું દબાણ વધતાં ખાડા-ટેકરા વધુ મજબૂતીથી જોડાય છે, તેથી ભારે બોક્સને ખસેડવા માટે ખાલી બોક્સ કરતાં વધુ બળ લગાડવું પડે છે.
સ્પ્રિંગ કાંટો (Spring Balance) : સ્પ્રિંગ કાંટો એ વસ્તુ પર લાગતા બળનું માપન કરતું સાધન છે. તેમાં એક સ્પ્રિંગનું ગૂંચળું હોય છે, જે તેના પર બળ લાગતાં ખેંચાય છે. સ્પ્રિંગનું આ ખેંચાણ સ્કેલ પર સરકતા દર્શક (Pointer) દ્વારા વંચાય છે.
ઘર્ષણના પ્રકારો (Types of Friction) : • સ્થિત ઘર્ષણ (Static Friction) : જ્યારે કોઈ સ્થિર પદાર્થને સપાટી પરથી ગતિમાં લાવવાનો પ્રયત્ન કરવામાં આવે ત્યારે પ્રવર્તતા ઘર્ષણને સ્થિત ઘર્ષણ કહે છે. પદાર્થ ખસવાની અણી પર હોય ત્યારે લાગતું સ્થિત ઘર્ષણ મહત્તમ હોય છે. • સરકતું ઘર્ષણ (Sliding Friction) : જ્યારે કોઈ પદાર્થ બીજી સપાટી પર સતત સરકતો (ખસતો) હોય ત્યારે લાગતા અવરોધક બળને સરકતું ઘર્ષણ કહે છે. સરકતા ઘર્ષણનું મૂલ્ય સ્થિત ઘર્ષણ કરતાં ઓછું હોય છે, કારણ કે સંપર્ક બિંદુઓને એકબીજામાં યોગ્ય રીતે ભરાઈ જવાનો પૂરતો સમય મળતો નથી. • લોટણ ઘર્ષણ (Rolling Friction) : જ્યારે કોઈ પદાર્થ બીજી સપાટી પર ગબડે છે (Roll થાય છે), ત્યારે તેની ગતિને અવરોધતા બળને લોટણ ઘર્ષણ કહે છે. લોટણ ઘર્ષણનું મૂલ્ય સરકતા ઘર્ષણ કરતાં પણ ખૂબ ઓછું હોય છે. • સંબંધ : સ્થિત ઘર્ષણ > સરકતું ઘર્ષણ > લોટણ ઘર્ષણ. (આથી જ ભારે સૂટકેસ કે લગેજ ટ્રોલીમાં પૈડાં લગાવવામાં આવે છે જેથી બાળક પણ તેને સહેલાઈથી ખેંચી શકે છે).
ઘર્ષણ : એક જરૂરી અનિષ્ટ (Friction: A Necessary Evil) : • ઘર્ષણના ફાયદા (લાભ) : 1. ઘર્ષણ વગર આપણે જમીન પર ચાલી શકતા નથી (લીસા કે તેલવાળા ફ્લોર પર લપસી જવાય છે). 2. પેન કે પેન્સિલ વડે કાગળ પર લખવું ઘર્ષણના કારણે જ શક્ય બને છે. 3. શિક્ષક બ્લેકબોર્ડ પર ચોકથી લખી શકે છે કારણ કે ચોકના કણો બોર્ડની ખરબચડી સપાટી સાથે ઘસાય છે. 4. દીવાલમાં ખીલી ઠોકી શકાય છે અને દોરીમાં ગાંઠ બાંધી શકાય છે. 5. વાહનો રસ્તા પર ચાલી શકે છે અને બ્રેક મારતાં ઘર્ષણને લીધે જ અટકે છે. • ઘર્ષણના ગેરફાયદા (નુકસાન) : 1. વસ્તુઓ ઘસાઈ જાય છે (બૂટ-ચંપલના તળિયાં ઘસાવવા, વાહનોના ટાયર ઘસાવવા, સ્ક્રૂ અને બોલ બેરિંગ ઘસાવવા). 2. ઘર્ષણથી ઉષ્મા (ગરમી) ઉત્પન્ન થાય છે, જેના કારણે મશીનો ગરમ થઈ જાય છે અને મોટી માત્રામાં ઉપયોગી ઊર્જાનો વ્યય થાય છે. (દા.ત., મિક્સરને થોડી મિનિટ ચલાવતાં તેનો જાર ગરમ થઈ જાય છે, હથેળીઓ ઘસવાથી ગરમી પેદા થાય છે).
ઘર્ષણ વધારવાની રીતો (Increasing Friction) : • વાહનોના ટાયરોને ખાંચાવાળા (Treaded) બનાવવામાં આવે છે જેથી રસ્તા સાથે પકડ મજબૂત રહે. • રમતવીરો (સ્પોર્ટ્સમેન) અને ફૂટબોલ ખેલાડીઓના બૂટમાં ખીલાવાળા તળિયાં (Spikes) રાખવામાં આવે છે. • વાહનોમાં બ્રેક પેડ વાપરીને બ્રેક મારતાં વ્હીલની ગતિ અટકાવવામાં આવે છે. • કબડ્ડીના ખેલાડીઓ હાથ પર માટી ઘસે છે અને કુસ્તીબાજો હાથ પર ખાસ પાવડર લગાવે છે જેથી પકડ મજબૂત બને.
ઘર્ષણ ઘટાડવાની રીતો અને સ્નેહક (Reducing Friction and Lubricants) : • સ્નેહક (Lubricants) : ઘર્ષણ ઘટાડવા માટે બે ગતિશીલ સપાટીઓ વચ્ચે જે પદાર્થો ઉમેરવામાં આવે છે તેને સ્નેહક કહે છે. જેમ કે તેલ (Oil), ગ્રીસ (Grease) કે ગ્રેફાઇટ (Graphite). તે સપાટીઓ વચ્ચે પાતળું પડ બનાવી ખાડા-ટેકરાઓનું સીધું ઘસાણ રોકે છે. • કેરમ બોર્ડ પર ઝીણો પાઉડર છાંટવાથી કૂકરીઓ સરળતાથી સરકે છે. • દરવાજાના મિજાગરામાં તેલના બે-ત્રણ ટીપાં નાખવાથી અવાજ બંધ થાય છે અને દરવાજો સરળતાથી ખૂલે છે. • બોલ બેરિંગ (Ball Bearings) : મોટાભાગના મશીનો, સીલિંગ ફેન અને સાયકલોમાં ધરી અને કેન્દ્ર વચ્ચે સરકતા ઘર્ષણને લોટણ ઘર્ષણમાં ફેરવવા માટે બોલ બેરિંગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
તરલ ઘર્ષણ (Fluid Friction) : • હવા, પાણી અને અન્ય પ્રવાહીઓને વિજ્ઞાનમાં તરલ (Fluids) કહે છે. • તરલમાંથી ગતિ કરતી વસ્તુઓ પર લાગતા ઘર્ષણ બળને ઘસારો કે ડ્રેગ (Drag) કહે છે. • તરલ ઘર્ષણ વસ્તુની તરલની સાપેક્ષ ઝડપ, વસ્તુનો આકાર અને તરલના પ્રકાર (સ્નિગ્ધતા) પર આધાર રાખે છે. • ધારારેખી આકાર (Streamlined Shape) : પક્ષીઓ અને માછલીઓ કુદરતી રીતે ધારારેખી આકાર ધરાવે છે જેથી પાણી કે હવામાં ગતિ કરતી વખતે ઘર્ષણ બળ ઘટી જાય અને ઊર્જાનો વ્યય ન થાય. આ જ કુદરતી સિદ્ધાંત પરથી વિમાન (Aeroplane), રોકેટ, બોટ અને સ્પોર્ટ્સ કારનો આકાર ધારારેખી બનાવવામાં આવે છે.
