स्टिक-स्लिप घटना: Difference between revisions
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स्टिक-स्लिप घटना, जिसे स्लिप-स्टिक घटना या | '''स्टिक-स्लिप घटना''', जिसे '''स्लिप-स्टिक घटना''' या सिर्फ '''स्टिक-स्लिप''' के रूप में भी जाना जाता है, स्वाभाविक रूप से आघातयुक्त गति है जो तब हो सकती है जब दो वस्तुएं एक-दूसरे पर विसर्पण हों। | ||
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नीचे [[शास्त्रीय यांत्रिकी]] का उपयोग करते हुए स्टिक-स्लिप घटना का एक सरल, [[अनुमानी]] वर्णन है जो | नीचे [[शास्त्रीय यांत्रिकी|उत्कृष्ट यांत्रिकी]] का उपयोग करते हुए स्टिक-स्लिप घटना का एक सरल, [[अनुमानी]] वर्णन है जो अभियांत्रिक विवरणों के लिए प्रासंगिक है। हालांकि, वास्तव में, स्टिक-स्लिप के वास्तविक भौतिक विवरण के बारे में शोध के क्षेत्र में बहुत कम सहमति है जो सामान्य रूप से घर्षण घटना के बारे में समझ की कमी का अनुसरण करती है। सामान्य रूप से सहमत दृष्टिकोण यह है कि स्टिक-स्लिप व्यवहार सामान्य [[फोनन|फोनॉन]] प्रणाली (अधःस्तर और सर्पक के बीच अन्तराफलक पर) से उत्पन्न होता है, जो कि एक तरंगित संभावित परिदृश्य में पिन किए जाते हैं जो अन-पिन (स्लिप) और पिन (स्टिक) मुख्य रूप तापीय अस्थिरता से से प्रभावित होते हैं। हालांकि, स्टिक-स्लिप घर्षण व्यवहार परमाणु से विवर्तनिक तक लंबाई के पैमाने की एक विस्तृत श्रृंखला में सामने आया है, और सभी अभिव्यक्तियों के लिए अधीन कोई भी अंतर्निहित भौतिक तंत्र नहीं है। | ||
स्प्रिंग की कठोरता (नीचे की छवि में दिखाया गया है) अन्तराफलक पर [[सामान्य (ज्यामिति)]] भार (सर्पक का भार) समय की अवधि अन्तराफलक अस्तित्व में है रासायनिक द्रव्यमान परिवहन और बंधन निर्माण को प्रभावित करना), मूल दर (वेग) विसर्पण (जब सर्पक स्खलन चरण में है) - सभी प्रणाली के व्यवहार को प्रभावित करते हैं।<ref>F. Heslot, T. Baumberger, B. Perrin, B. Caroli, and C. Caroli, "Creep, stick-slip, and dry-friction dynamics: Experiments and a heuristic model", ''Phys. Rev.'' E 49, 4973 (1994)</ref><ref>Bo N.J. Persson and Nicholas D. Spencer, "Sliding Friction: Physical Principles and Applications", ''Physics Today'' 52(1), 66 (1999); doi: 10.1063/1.882557</ref><ref>Ruina, Andy. "Slip instability and state variable friction laws.", ''Journal of Geophysical Research'' 88.B12 (1983): 10359-10 </ref> | |||
सामान्य फ़ोनों का उपयोग करने वाला विवरण (कूलॉम्ब के घर्षण मॉडल जैसे संवैधानिक नियमों के अतिरिक्त) ध्वनि के लिए स्पष्टीकरण प्रदान करता है जो सामान्य रूप से सतह ध्वनिक तरंगों के माध्यम से स्टिक-स्लिप के साथ होता है। जटिल संवैधानिक मॉडल का उपयोग जो असंतुलित (पेनलेव विरोधाभास देखें) समाधानों की ओर ले जाता है, अनावश्यक गणितीय प्रयास गैर-सामान्य गतिशील प्रणालियों का समर्थन करने के लिए आवश्यकता होती है और प्रणाली के वास्तविक भौतिक विवरण का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। हालांकि, ऐसे मॉडल कम विश्वस्तता अनुकृति और एनीमेशन के लिए बहुत उपयोगी होते हैं। | |||
स्टिक-स्लिप को उन सतहों के रूप में वर्णित किया जा सकता है जो घर्षण के बल में एक समान परिवर्तन के साथ एक-दूसरे से चिपके रहने और एक-दूसरे पर | === अभियांत्रिक विवरण === | ||
स्टिक-स्लिप को उन सतहों के रूप में वर्णित किया जा सकता है जो घर्षण के बल में एक समान परिवर्तन के साथ एक-दूसरे से चिपके रहने और एक-दूसरे पर विसर्पण के बीच बदलती रहती हैं। सामान्य रूप से, दो सतहों के बीच स्थिर घर्षण गुणांक (एक अनुमानी संख्या) गतिज घर्षण गुणांक से बड़ा होता है। यदि एक लगाया गया बल स्थिर घर्षण को दूर करने के लिए अपेक्षाकृत अधिक बड़ा है, तो घर्षण को गतिज घर्षण तक कम करने से गति के वेग में अचानक उत्तेजित हो सकता है।<ref>{{cite journal|last1=Kligerman|first1=Y.|last2=Varenberg|first2=M.|date=2014|title=Elimination of stick–slip motion in sliding of split or rough surface|journal=Tribology Letters|volume=53|issue=2|pages=395–399|doi=10.1007/s11249-013-0278-8|s2cid=135591491 }}</ref> संलग्न चित्र प्रतीकात्मक रूप से स्टिक-स्लिप का एक उदाहरण दिखाता है। | |||
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V एक चालन प्रणाली है, R प्रणाली में प्रत्यास्थ है, और M वह भार है जो फर्श पर स्थिर है और क्षैतिज रूप से अपकर्षण किया जा रहा है। जब चालन प्रणाली प्रारंभ किया जाता है, तो स्प्रिंग R भारित हो जाता है और भार M के विपरीत इसकी अपकर्षण बल तब तक बढ़ जाती है जब तक कि भार M और फर्श के बीच स्थिर घर्षण गुणांक अब भार को धारण करने में सक्षम नहीं हो जाता है। भार विसर्पण होने लगता है और घर्षण गुणांक उसके स्थिर मान से गतिशील मान तक घट जाता है। इस समय स्प्रिंग अधिक शक्ति दे सकता है और M को तेज कर सकता है। M के संचलन के समय, गतिशील घर्षण को दूर करने के लिए अपर्याप्त होने तक स्प्रिंग की शक्ति कम हो जाती है। इस बिंदु से, M रुक जाता है। हालांकि चालन प्रणाली जारी रहता है, और स्प्रिंग आदि को फिर से भारित किया जाता है। | |||
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स्टिक-स्लिप के उदाहरण [[हाइड्रोलिक सिलेंडर]], ट्रैक्टर | स्टिक-स्लिप के उदाहरण [[हाइड्रोलिक सिलेंडर|द्रवचालित सिलेंडर]], ट्रैक्टर आर्द्र [[ब्रेक|अवरोध]], होनिंग मशीन आदि से सुने जा सकते हैं। स्टिक-स्लिप प्रभाव को दूर करने या कम करने के लिए [[हाइड्रोलिक द्रव|द्रवचालित द्रव]] या शीतलन द्रव में विशेष [[डोपेंट|मादक]] जोड़ा जा सकता है। स्टिक-स्लिप को चक्रयन्त्र, मिल केंद्र और अन्य तंत्र में भी अनुभव किया जाता है जहां स्लाइडवे पर कुछ स्लाइड होता है। स्लाइडवे तेल सामान्य रूप से स्टिक-स्लिप की प्रतिबंध को उनकी विशेषताओं में से एक के रूप में सूचीबद्ध करते हैं। स्टिक-स्लिप घटना के अन्य उदाहरणों में संगीत जो अवनत उपकरणों से आता है, कार के ब्रेक और टायरों का ध्वनि, और एक रुकने वाली ट्रेन की ध्वनि सम्मिलित है। स्टिक-स्लिप को जोड़ की कार्टिलेज में मृदु भारण और विसर्पण स्थितियों में भी देखा गया है, जिसके परिणामस्वरूप कार्टिलेज का अपघर्षी निघर्षण हो सकता है।<ref>D.W. Lee, X. Banquy, J. N. Israelachvili, ''Stick–slip friction and wear of articular joints'', PNAS. (2013), 110(7): E567-E574</ref> | ||
स्टिक-स्लिप घटना का एक और उदाहरण तब होता है जब क्रिस्टल वाइन ग्लास के | |||
स्टिक-स्लिप घटना का एक और उदाहरण तब होता है जब क्रिस्टल वाइन ग्लास के कोर के साथ नम उंगली को निघर्षण ग्लास की हार्प के साथ संगीतमय स्वर निकलते हैं। एक जानवर जो स्टिक-स्लिप घर्षण का उपयोग करके ध्वनि उत्पन्न करता है, वह स्पाइनी लॉबस्टर (काँटेदार झींगा मछली) है जो अपने एंटीना को अपने सिर पर चिकनी सतहों पर निघर्षण करता है।<ref name="Patek">{{cite journal |author=S. N. Patek |year=2001 |journal=[[Nature (journal)|Nature]] |volume=411 |pages=153–154 |title=काँटेदार झींगा मछलियाँ आवाज करने के लिए चिपकती और फिसलती हैं|doi=10.1038/35075656 |pmid=11346780 |issue=6834|bibcode=2001Natur.411..153P |s2cid=4413356 }}</ref> एक और, अधिक सामान्य उदाहरण जो स्टिक-स्लिप घर्षण का उपयोग करके ध्वनि उत्पन्न करता है, वह टिड्डा है। | |||
स्टिक-स्लिप को [[घर्षण बल माइक्रोस्कोप|घर्षण बल सूक्ष्मदर्शी]] का उपयोग करके परमाणु पैमाने पर भी देखा जा सकता है।<ref>'' Atomic-scale friction of a tungsten tip on a graphite surface '' C.M. Mate, G.M. McClelland, R. Erlandsson, and S. Chiang [[Phys. Rev. Lett.]] '''59''', 1942 (1987)</ref> ऐसी स्थिति में, घटना की व्याख्या [[टॉमलिंसन मॉडल]] का उपयोग करके की जा सकती है। | |||
तेजी से विसर्पण की अवधि के समय उत्पन्न होने वाले भूकंप के साथ, स्टिक-स्लिप मॉडल का उपयोग करके भूकंपीय रूप से सक्रिय दोषों के व्यवहार को भी समझाया गया है।<ref name="Scholz">{{cite book|last=Scholz|first=C.H.|title=भूकंप और फॉल्टिंग के यांत्रिकी|url=https://books.google.com/books?id=JL1VM5wMbrQC&pg=PA82|access-date=6 December 2011|edition=2|year=2002|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-65540-8|pages=81–84}}</ref> | |||
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कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो के शोधकर्ताओं ने स्व-वलन ओरिगेमी रोबोट यंत्रों का एक समूह विकसित किया है जो संचलन के लिए स्टिक-स्लिप घटना का उपयोग करते हैं।<ref>{{Cite book |doi=10.1109/IROS.2017.8206295|chapter=Towards rapid mechanical customization of cm-scale self-folding agents|title=2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)|pages=4312–4318|year=2017|last1=Weston-Dawkes|first1=William P.|last2=Ong|first2=Aaron C.|last3=Majit|first3=Mohamad Ramzi Abdul|last4=Joseph|first4=Francis|last5=Tolley|first5=Michael T.|isbn=978-1-5386-2682-5|s2cid=1685138 }}</ref> एक और रोबोट जो स्टिक-स्लिप पर निर्भर करता है, वह किलोबोट होता है।<ref>{{Cite web|last1=Rubenstein|first1=Michael|last2=Ahler|first2=Christian|last3=Nagpal|first3=Radhika|title=Kilobot: A Low Cost Scalable Robot System for Collective Behaviors|url=https://dash.harvard.edu/bitstream/handle/1/9367001/rubenstein_kilobotlow.pdf?sequence=1|url-status=live|access-date=2021-12-19|website=Harvard Library}}</ref> | |||
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Revision as of 10:49, 1 June 2023
स्टिक-स्लिप घटना, जिसे स्लिप-स्टिक घटना या सिर्फ स्टिक-स्लिप के रूप में भी जाना जाता है, स्वाभाविक रूप से आघातयुक्त गति है जो तब हो सकती है जब दो वस्तुएं एक-दूसरे पर विसर्पण हों।
कारण
नीचे उत्कृष्ट यांत्रिकी का उपयोग करते हुए स्टिक-स्लिप घटना का एक सरल, अनुमानी वर्णन है जो अभियांत्रिक विवरणों के लिए प्रासंगिक है। हालांकि, वास्तव में, स्टिक-स्लिप के वास्तविक भौतिक विवरण के बारे में शोध के क्षेत्र में बहुत कम सहमति है जो सामान्य रूप से घर्षण घटना के बारे में समझ की कमी का अनुसरण करती है। सामान्य रूप से सहमत दृष्टिकोण यह है कि स्टिक-स्लिप व्यवहार सामान्य फोनॉन प्रणाली (अधःस्तर और सर्पक के बीच अन्तराफलक पर) से उत्पन्न होता है, जो कि एक तरंगित संभावित परिदृश्य में पिन किए जाते हैं जो अन-पिन (स्लिप) और पिन (स्टिक) मुख्य रूप तापीय अस्थिरता से से प्रभावित होते हैं। हालांकि, स्टिक-स्लिप घर्षण व्यवहार परमाणु से विवर्तनिक तक लंबाई के पैमाने की एक विस्तृत श्रृंखला में सामने आया है, और सभी अभिव्यक्तियों के लिए अधीन कोई भी अंतर्निहित भौतिक तंत्र नहीं है।
स्प्रिंग की कठोरता (नीचे की छवि में दिखाया गया है) अन्तराफलक पर सामान्य (ज्यामिति) भार (सर्पक का भार) समय की अवधि अन्तराफलक अस्तित्व में है रासायनिक द्रव्यमान परिवहन और बंधन निर्माण को प्रभावित करना), मूल दर (वेग) विसर्पण (जब सर्पक स्खलन चरण में है) - सभी प्रणाली के व्यवहार को प्रभावित करते हैं।[1][2][3]
सामान्य फ़ोनों का उपयोग करने वाला विवरण (कूलॉम्ब के घर्षण मॉडल जैसे संवैधानिक नियमों के अतिरिक्त) ध्वनि के लिए स्पष्टीकरण प्रदान करता है जो सामान्य रूप से सतह ध्वनिक तरंगों के माध्यम से स्टिक-स्लिप के साथ होता है। जटिल संवैधानिक मॉडल का उपयोग जो असंतुलित (पेनलेव विरोधाभास देखें) समाधानों की ओर ले जाता है, अनावश्यक गणितीय प्रयास गैर-सामान्य गतिशील प्रणालियों का समर्थन करने के लिए आवश्यकता होती है और प्रणाली के वास्तविक भौतिक विवरण का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। हालांकि, ऐसे मॉडल कम विश्वस्तता अनुकृति और एनीमेशन के लिए बहुत उपयोगी होते हैं।
अभियांत्रिक विवरण
स्टिक-स्लिप को उन सतहों के रूप में वर्णित किया जा सकता है जो घर्षण के बल में एक समान परिवर्तन के साथ एक-दूसरे से चिपके रहने और एक-दूसरे पर विसर्पण के बीच बदलती रहती हैं। सामान्य रूप से, दो सतहों के बीच स्थिर घर्षण गुणांक (एक अनुमानी संख्या) गतिज घर्षण गुणांक से बड़ा होता है। यदि एक लगाया गया बल स्थिर घर्षण को दूर करने के लिए अपेक्षाकृत अधिक बड़ा है, तो घर्षण को गतिज घर्षण तक कम करने से गति के वेग में अचानक उत्तेजित हो सकता है।[4] संलग्न चित्र प्रतीकात्मक रूप से स्टिक-स्लिप का एक उदाहरण दिखाता है।
V एक चालन प्रणाली है, R प्रणाली में प्रत्यास्थ है, और M वह भार है जो फर्श पर स्थिर है और क्षैतिज रूप से अपकर्षण किया जा रहा है। जब चालन प्रणाली प्रारंभ किया जाता है, तो स्प्रिंग R भारित हो जाता है और भार M के विपरीत इसकी अपकर्षण बल तब तक बढ़ जाती है जब तक कि भार M और फर्श के बीच स्थिर घर्षण गुणांक अब भार को धारण करने में सक्षम नहीं हो जाता है। भार विसर्पण होने लगता है और घर्षण गुणांक उसके स्थिर मान से गतिशील मान तक घट जाता है। इस समय स्प्रिंग अधिक शक्ति दे सकता है और M को तेज कर सकता है। M के संचलन के समय, गतिशील घर्षण को दूर करने के लिए अपर्याप्त होने तक स्प्रिंग की शक्ति कम हो जाती है। इस बिंदु से, M रुक जाता है। हालांकि चालन प्रणाली जारी रहता है, और स्प्रिंग आदि को फिर से भारित किया जाता है।
उदाहरण
स्टिक-स्लिप के उदाहरण द्रवचालित सिलेंडर, ट्रैक्टर आर्द्र अवरोध, होनिंग मशीन आदि से सुने जा सकते हैं। स्टिक-स्लिप प्रभाव को दूर करने या कम करने के लिए द्रवचालित द्रव या शीतलन द्रव में विशेष मादक जोड़ा जा सकता है। स्टिक-स्लिप को चक्रयन्त्र, मिल केंद्र और अन्य तंत्र में भी अनुभव किया जाता है जहां स्लाइडवे पर कुछ स्लाइड होता है। स्लाइडवे तेल सामान्य रूप से स्टिक-स्लिप की प्रतिबंध को उनकी विशेषताओं में से एक के रूप में सूचीबद्ध करते हैं। स्टिक-स्लिप घटना के अन्य उदाहरणों में संगीत जो अवनत उपकरणों से आता है, कार के ब्रेक और टायरों का ध्वनि, और एक रुकने वाली ट्रेन की ध्वनि सम्मिलित है। स्टिक-स्लिप को जोड़ की कार्टिलेज में मृदु भारण और विसर्पण स्थितियों में भी देखा गया है, जिसके परिणामस्वरूप कार्टिलेज का अपघर्षी निघर्षण हो सकता है।[5]
स्टिक-स्लिप घटना का एक और उदाहरण तब होता है जब क्रिस्टल वाइन ग्लास के कोर के साथ नम उंगली को निघर्षण ग्लास की हार्प के साथ संगीतमय स्वर निकलते हैं। एक जानवर जो स्टिक-स्लिप घर्षण का उपयोग करके ध्वनि उत्पन्न करता है, वह स्पाइनी लॉबस्टर (काँटेदार झींगा मछली) है जो अपने एंटीना को अपने सिर पर चिकनी सतहों पर निघर्षण करता है।[6] एक और, अधिक सामान्य उदाहरण जो स्टिक-स्लिप घर्षण का उपयोग करके ध्वनि उत्पन्न करता है, वह टिड्डा है।
स्टिक-स्लिप को घर्षण बल सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करके परमाणु पैमाने पर भी देखा जा सकता है।[7] ऐसी स्थिति में, घटना की व्याख्या टॉमलिंसन मॉडल का उपयोग करके की जा सकती है।
तेजी से विसर्पण की अवधि के समय उत्पन्न होने वाले भूकंप के साथ, स्टिक-स्लिप मॉडल का उपयोग करके भूकंपीय रूप से सक्रिय दोषों के व्यवहार को भी समझाया गया है।[8]
कोर्ट पर बास्केटबॉल के जूतों की कर्कश की विशिष्ट ध्वनि रबर तलों और प्रबल लकड़ी के फर्श के बीच स्टिक-स्लिप संपर्क द्वारा निर्मित होती है।[9]
स्टिक-स्लिप कंपन को प्रयुक्त करके घर्षण के सक्रिय नियंत्रण के लिए मौलिक भौतिक तंत्र है।[10]
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो के शोधकर्ताओं ने स्व-वलन ओरिगेमी रोबोट यंत्रों का एक समूह विकसित किया है जो संचलन के लिए स्टिक-स्लिप घटना का उपयोग करते हैं।[11] एक और रोबोट जो स्टिक-स्लिप पर निर्भर करता है, वह किलोबोट होता है।[12]
स्पष्ट स्टिक-स्लिप को बिना किसी स्थिर घर्षण बल (गतिशील छड़) वाले प्रणाली में भी देखा जा सकता है।[13]
संदर्भ
- ↑ F. Heslot, T. Baumberger, B. Perrin, B. Caroli, and C. Caroli, "Creep, stick-slip, and dry-friction dynamics: Experiments and a heuristic model", Phys. Rev. E 49, 4973 (1994)
- ↑ Bo N.J. Persson and Nicholas D. Spencer, "Sliding Friction: Physical Principles and Applications", Physics Today 52(1), 66 (1999); doi: 10.1063/1.882557
- ↑ Ruina, Andy. "Slip instability and state variable friction laws.", Journal of Geophysical Research 88.B12 (1983): 10359-10
- ↑ Kligerman, Y.; Varenberg, M. (2014). "Elimination of stick–slip motion in sliding of split or rough surface". Tribology Letters. 53 (2): 395–399. doi:10.1007/s11249-013-0278-8. S2CID 135591491.
- ↑ D.W. Lee, X. Banquy, J. N. Israelachvili, Stick–slip friction and wear of articular joints, PNAS. (2013), 110(7): E567-E574
- ↑ S. N. Patek (2001). "काँटेदार झींगा मछलियाँ आवाज करने के लिए चिपकती और फिसलती हैं". Nature. 411 (6834): 153–154. Bibcode:2001Natur.411..153P. doi:10.1038/35075656. PMID 11346780. S2CID 4413356.
- ↑ Atomic-scale friction of a tungsten tip on a graphite surface C.M. Mate, G.M. McClelland, R. Erlandsson, and S. Chiang Phys. Rev. Lett. 59, 1942 (1987)
- ↑ Scholz, C.H. (2002). भूकंप और फॉल्टिंग के यांत्रिकी (2 ed.). Cambridge University Press. pp. 81–84. ISBN 978-0-521-65540-8. Retrieved 6 December 2011.
- ↑ Branch, John (2017-03-17). "Why Are Basketball Games So Squeaky? Consider the Spiny Lobster". The New York Times. ISSN 0362-4331. Retrieved 2017-03-19.
- ↑ Popov, M.; Popov, V. L.; Popov, N. V. (2017-03-01). "सामान्य दोलनों द्वारा घर्षण में कमी। I. संपर्क कठोरता का प्रभाव". Friction (in English). 5 (1): 45–55. arXiv:1611.07017. doi:10.1007/s40544-016-0136-4. S2CID 114631083.
- ↑ Weston-Dawkes, William P.; Ong, Aaron C.; Majit, Mohamad Ramzi Abdul; Joseph, Francis; Tolley, Michael T. (2017). "Towards rapid mechanical customization of cm-scale self-folding agents". 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). pp. 4312–4318. doi:10.1109/IROS.2017.8206295. ISBN 978-1-5386-2682-5. S2CID 1685138.
- ↑ Rubenstein, Michael; Ahler, Christian; Nagpal, Radhika. "Kilobot: A Low Cost Scalable Robot System for Collective Behaviors" (PDF). Harvard Library. Retrieved 2021-12-19.
{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link) - ↑ Nakano, K; Popov, V. L. (2020-12-10). "Dynamic stiction without static friction: The role of friction vector rotation". Physical Review E. 102 (6): 063001. Bibcode:2020PhRvE.102f3001N. doi:10.1103/PhysRevE.102.063001. hdl:10131/00013921. PMID 33466084. S2CID 230599544.
- Zypman, F. R.; Ferrante, J.; Jansen, M.; Scanlon, K.; Abel, P. (2003), "Evidence of self-organized criticality in dry sliding friction", Journal of Physics: Condensed Matter, 15 (12): L191, doi:10.1088/0953-8984/15/12/101, S2CID 250780286
