Sürtünme Kuvveti ve Değişkenleri

30.11.2021
Sürtünme Kuvveti ve Değişkenleri

Temas eden yüzeyler birbiri üzerinden kayarak hareket ettirilmeye çalışıldığında ortaya çıkan kuvvete sürtünme kuvveti denir. Sürtünme kuvveti vektörel bir büyüklüktür, fs ile gösterilir ve birimi Newton (N)’dur. Sürtünme kuvvetinin yönü genellikle hareketin veya hareket ihtimalinin olduğu yönün tersidir.

Sürtünme kuvvetinin büyüklüğünü yüzeyleri birbirine bastıran kuvvet ile yüzeyin cinsi belirler. Bir taşın buz üzerindeki hareketi ile beton üzerindeki hareketinin farklılığı yüzeyin cinsinden kaynaklanır. Üzerinde mobilya olan bir halıyı hareket ettirmek için gereken kuvvetle, üzeri boş bir halıyı hareket ettirmek için gereken kuvvetin farklı olması da halıyı zemine bastıran kuvvetin farklılığındandır.

Sürtünme kuvveti
Sürtünme kuvveti

Şekildeki kişi sandığı hareket ettirmek için kuvvet uyguladığında zemin de sandığın hareketini engellemek için zıt yönde kuvvet uygulamaktadır F>fs şartı sağlanmadan cisim hareket edemez. (Kuvvet diyagramında tüm kuvvetler gösterilmemiştir.)

Durgun cisme uygulanan sürtünme kuvveti ile hareketli cisme uygulanan sürtünme kuvveti aynı değildir. Cisim harekete başlamadan önceki sürtünme kuvvetine statik sürtünme kuvveti (fs); hareket başladıktan sonraki sürtünme kuvvetine ise kinetik sürtünme kuvveti (fk) denir. Kinetik sürtünme kuvveti statik sürtünme kuvvetinden daima daha küçüktür (fk<fs).

İlgili Konu  Enerji Kaynakları Nelerdir? Avantaj ve Dezavantajları Nedir?

Uygulanan kuvvet arttıkça sürtünme kuvveti de artmakta, hareket başladıktan sonra azalıp fk değerinde sabitlenmektedir.

Sürtünme kuvveti grafiği
Sürtünme kuvveti grafiği

Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü lfsl cisimle zeminin birbirine sıkıştırılmasını sağlayan yüzey tepki kuvveti N ile doğru orantılıdır. Tepki kuvveti “normal” gibi yüzeye her zaman dik doğrultudadır. Bu yüzden N ile gösterilir ve kuvvet birimi olan N ile karıştırılmamalıdır. Sürtünme kuvvetini belirleyen diğer değişken ise sürtünme katsayısıdır. Sürtünme katsayısı birimsiz bir niceliktir ve yüzeyin cinsine göre değişir. Sürtünme katsayısı cisim durgunken statik (ks ), hareketli iken kinetik (kk ) sürtünme katsayısı ismini alır. İşlemlerde bu durum dikkate alınarak kullanılır.

Sürtünme kuvveti yüzeyin tepki kuvveti N ve sürtünme katsayısı k ile doğru orantılı olacağından matematiksel modeli, Sürtünme kuvveti olur.

İlgili Konu  Bilim Araştırma Merkezleri

Bazı Maddeler Arasındaki Sürtünme Katsayıları Tablosu

Yüzeylerin Cinsikskk
kuru beton üzerinde plastik0,900,70
ıslak beton üzerinde plastik0,700,50
kar üzerinde tahta0,080,06
teflon üzerinde çelik0,040,04
çelik üzerinde çelik0,750,57
buz üzerinde çelik0,020,01
tahta üzerinde tahta0,700,40
metal üzerinde metal (yağlı)0,100,07
cam üzerinde cam0,900,40
Bazı Maddeler Arasındaki Sürtünme Katsayıları Tablosu

Yeryüzündeki olağan hareketlerimiz sürtünme kuvveti sayesinde yapılabilmektedir. Mesela yürürken zemin yatay doğrultuda sürtünme kuvveti uygulamasa ayakta bile durulamaz. Sürtünme kuvveti olmadan elinize bir cismi almak isteseniz elinizden kayıp düşer, tutamazsınız. Özetle tutma, çekme, bastırma, taşıma gibi tüm etkinlikler sürtünme kuvveti sayesinde amacına ulaşabilmektedir. Bu sayılanlar sürtünme kuvvetinin günlük hayattaki kolaylaştırıcı etkileridir.

İlgili Konu  Fiziğin Alt Dalları ve Uygulama Alanları

Sürtünme kuvvetinin çalışan makine parçalarının aşınması gibi sorun olduğu durumlar da vardır. Bunu engellemek için rulman, yağlama ve parça değişimi maliyetleri oluşur. Kıyafetler kullanıldıkça aşınır ve eskir, araçların yol ve hava ile sürtünmeleri enerji kaybına neden olur. Öyle ya da böyle sürtünme kuvveti evrenin vazgeçilmezidir. Amaca göre özel malzemeler üreterek bazen yüksek sürtünmeli bazen neredeyse sürtünmesiz yüzeyler üretilmektedir.

Birbiri üzerinde kayarak hareket eden nesnelere etkiyen sürtünme kuvvetine değinilmiştir. Yuvarlanan cisimler, örneğin bir otomobilin lastiği dönerek ilerlerken yola temas noktasına etki eden sürtünme kuvveti, aracın ivme vektörünün yönüne göre değişmektedir. Otomobilin ileri yönde hızlanabilmesi için lastiklerin yeri, geri yönde itmesi gerekir. Yol tarafından otomobilin lastiğine ileri yönde kuvvet uygulanır.

İleri yönde hızlanmakta olan aracın lastiklerine etkiyen sürtünme kuvveti
İleri yönde hızlanmakta olan aracın lastiklerine etkiyen sürtünme kuvveti

Otomobilin ileri giderken yavaşlayabilmesi için yeri ileri itmesi gerekir. Yerde lastiğin yere değen yüzeyine, geri yönde kuvvet uygulamalıdır.

İleri yönde kayarak yavaşlamakta olan aracın lastiklerine etkiyen sürtünme kuvveti
İleri yönde kayarak yavaşlamakta olan aracın lastiklerine etkiyen sürtünme kuvveti

Bknz: Dört Temel Kuvvet Okuma Metni

Kaynak : Fen Lisesi Fizik 9. Sınıf Ders Kitabı

Emeği Geçenler

  • Abdullah AYDIN
  • Ayşegül ÇELİK
  • İsa YILMAZ
  • Kamil SOYARSLAN
  • Murat ERAT
  • Şeyda BOZARSLAN
YAZAR BİLGİSİ
Hayatını internete adamış biri olarak, hedefim bilgiyi ulaşılabilir hale getirmektir. Bu amaca istinaden her türlü bilgi paylaşımını KonuAnlatimi.Net üzerinde yapıyorum. Umarım içeriklerim tüm ziyaretçilerim için faydalı olur.
YORUMLAR

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu yukarıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.