Sürtünme Kuvveti Nedir

6
2032
sürtünme kuvveti nedir

Bir cisim, pürüzlü bir yüzeyde yahut hava veya su gibi viskoz bir ortam içinde hareket ediyorsa, çevresi ile arasındaki etkileşmeden dolayı harekete karşı bir direnme doğar. Böyle bir direnmeyi sürtünme kuvveti olarak adlandırırız. Sür­tünme kuvvetleri bizim günlük yaşamımız içinde çok önemlidir. Bu kuvvet, yü­rüyebilmemiz, koşabilmemiz, durabilmemiz, arabaların harekete geçmesi ve durabilmesi için gereklidir.

Pürüzlü bir döşemede ağır bir masayı hareket ettirmeye çabaladınız mı?

İtmeye devam ederek daha şiddetle iterseniz sonunda aniden harekete geçer ve hareket daha kolayca devam eder. Masayı harekete başlatmak için gereken kuvvet, masa kaymakta iken gerekenden daha büyük değere sahiptir. Bunu da­ha iyi anlamak için Şekil 1a’da görülen yatay düzey üzerindeki bir kutuyu göz önüne alalım ve kutuya yatay ve sağa doğru bir F kuvveti uygulayalım. F kuv­vetinin büyüklüğü yeterli değilse, kutu hareket edemeyecektir. Kutunun hare­ketini önleyen sola doğru etki eden kuvvet f ile gösterilir ve sürtünme kuvveti olarak adlandırılır.

sürtünme kuvveti
Şekil 1 (a,b,c)

Kutu  hareket etmediği sürece f = F dir. Kutu durgun olduğundan bu sür­tünme kuvvetine statik sürtünme kuvveti denir ve f ile gösterilir. Deneyle bu  kuvvetin temas eden yüzeylerin, hatta şekil 1a da büyütülmüş görüntüde görüldüğü gibi çok düzgün yüzeylerde bile, değme noktalarının genel seviye üzerindeki çıkıntılarından ortaya çıktığını göstermektedir. (Atomik seviyede eğer yüzeyler temiz ve düzgün iseler temas olduğunda kaynak olmuş gibidir­ler). Sürtünme kuvvetleri kısmen bir yüzeydeki tepenin diğer yüzeydeki tepe tarafından fiziksel olarak engellenmesinden, kısmen temas eden yüzeylerdeki kimyasal bağlardan ortaya çıkarlar. Eğer yüzeyler kaba ise sektirmeye benzer olayların ortaya çıkmasıyla analiz daha da karmaşıktır. Atomik seviyelerde sür­tünmenin detayları oldukça karışık olmasına rağmen sonuç olarak bu kuvvet atom ve moleküller arasında elektriksel etkileşmeleri içerir.

Şekil 1b deki gibi F kuvvetinin büyüklüğü artırılırsa, sonunda kutu  kay­maya başlayacaktır. Kutu tam kayma sınırında iken fs statik sürtünme, Şekil 1c de görüldüğü gibi maksimum değerine sahip olur. F kuvveti, fs,maks de­ğerini aştığı zaman, kutu  sağa doğru hareket edecek ve ivmelenecektir. Kutu harekete koyulduktan sonra, sürtünme kuvveti Şekil 1c de görüldüğü gibi fs,maks değerinden daha küçük değere düşer. Bu düşük değerdeki sürtün­me kuvveti fk ile gösterilir ve buna kinetik sürtünme kuvveti denir. F> fk ise,  x doğrultusundaki dengelenmemiş F – fk kuvveti sağ tarafa doğru bir ivme oluşturur. F= fk ise kutu sağ tarafa doğru sabit hızlı hareket yapar. Uygulanan kuvvet kaldırılırsa, kitaba sola doğru etki eden sürtünme kuvveti yavaşlatıcı bir ivme oluşturarak sonunda cismi durdurur.

fs,maks ve  fk sürtünme kuvvetlerinin her ikisi de kutu üzerine uygulanan normal kuvvetle orantılıdır.

Sürtünme Kuvveti Yasaları Özet

Birbiriyle temas halinde olan iki yüzey arasındaki statik sürtünme kuvveti uygulanan kuvvetle zıt yönlüdür ve aşağıda verilen değere sahip olabilir:

fk ≤ μsn    (Eşitlik 1)

Burada μs ile gösterilen boyutsuz katsayı statik sürtünme katsayısı, n de normal kuvvetin büyüklüğüdür. 1 Denkleminin eşitlik olması, blok tam kayma sınırında olduğu zaman gerçekleşir. O anda, fs = fs,maks = μsn olduğunda gerçekleşir. 1 Denkleminin eşitsizlik olma hali ise, uygulanan kuvvetin μsn değerinden küçük olduğu zaman geçerlidir.

Hareket eden bir cisme etki eden kinetik sürtünme kuvveti, daima cismin hareketinin zıt yönündedir ve aşağıda verilen değere sahip olur:

fk = μkn

Burada μk kinetik sürtünme katsayıdır.

μs ile μk; değerleri yüzey özelliklerine bağlıdır. Fakat μk genellikle μs den küçüktür, μ nün tipik değerleri yaklaşık olarak 0,03 değeri ile, 1 değerleri arasında değişir Tablo 5.2 de bazı μ değerleri listelenmiştir.

sürtünme katsayılar
Tablo 5.2

Sürtünme katsayıları temas eden yüzeylerin alanından hemen hemen ba­ğımsızdır. Bunun nedenini anlamak için Şekil 1a da büyütülmüş olarak görülen düzensiz iki yüzeyin temasını temsil eden çizimdeki gibi, görünen temas yüzeyi ile gerçek temas yüzeyi arasındaki farkı açıklayınız. Görünen temas yüzeyindeki artışın gerçek temas yüzeyindeki artış olmadığı açıkça ortadadır. Hiç bir özelliği değiştirmeksizin görünen yüzey arttırılırsa, bi­rim alana düşen temas noktalarını etkileyen kuvvet azalmış olur. Kuvvette­ki bu azalma, temas eden noktaların etkisini bozar.

Kinetik sürtünme katsayısı, hız ile bir miktar değişiyor olmasına rağmen, böyle bir değişmeyi ihmal edeceğiz. Bir eğik düzlemde bir bloğu sabit hızla kaydırmaya çalışarak denklemlerin yaklaşık tabiatını kolayca gösterebiliriz. Özellikle düşük hızlarda hareket; yapışma ilerleme, yapışma ilerleme şeklinde değişken bir halde tanımlanabilir.

Paylaşır mısınız?
Önceki İçerikRed Weapon Dragon 8K (Yıldızları Çeken Kamera)
Sonraki İçerikYüksek Hızlarda Hava Direnci
Elif Yaldız
Merhaba ben Elif Yaldız, bir süre Türkiye de Elektrik ve Elektronik Mühendisliği üzerine eğitim aldıktan sonra, hayat serüvenime yurt dışında Enerji Sistemleri Mühendisliği üzerine devam ettirmeye karar verdim. Burada sizlerle bilgi alış verişinde bulunmaktan memnuniyet duyuyorum.

6 Yorum

  1. yanlis bir yorum var sanirim
    surtunme yuzey alanina bagli degildir bakin formulde F=kN k.kat sayi n ise agirlik
    cunku yuzey alani arttirilinca basinc azalir bu her sey hesaba katilinca kN diye formul cikiyor
    bu yuzden lastigin daha cok temas etmesi surtunmeyi arttirmaz artiyorsa pratikte artmistir yani baska etkenlerden dolayi artmistir

      • fizikteki veya kimyadaki k katsayıları her zaman sonradan bulunmuş terimlerdir. bu formulde ornek verirsek: F (kuvveti) ağırlığa(mg) bölünce bir sayı çıkıyormuş. bi cisme f kuvvetiyle vurmuşlar sonra ağırlığına bölmüşler bi sayı çıkmış. bu sayıyı aynı bu türden ama ağırlığı farklı, farklı buyuklukte kuvvet uygulanmış cisimler için kullanalım demişler.

        sonuç olarak k değeri f ve mg ye bağlıdır. yüzey alanı dediğim gibi yine yoktur.

  2. mesela lastigin yere temas eden bi molekülünü düşünelim. Yere sadece bi anlık temas ettigi için statik sürtünme uygulanmaz mı. Her molekül için ayrı ayrı düşününce hic kinetik sürtünme uygulanmaması gerekmez mi ??

  3. hareket halindeki arabanın sürtünmesinin, lastikleri hareket yönünden dolayi, ileri dogru oldugunu ve bu sürtünmenin statik oldugunu anlatti hocamiz. Peki oyleyse neden surtunmeyi arttırmak icin daha genis araba lastikleri imal ediliyor??

    • Merhabalar, statik sürtünme kuvveti durağan cisimler için yüzeyin cisme uyguladığı kuvvettir. Cisim harekete geçtiği ağ maksimum değere ulaşır. Ardından kinetik sürtünme kuvveti oluşur. Daha geniş araba lastiği kullanırken sürtüne kuvveti neden artar? Çünkü yüzey ile temas eden lastiğin arttığı alan artacağından doğal olarak sürtünme kuvveti de artar. Örneğin 0.7 uçlu kalem kullanıyoruz. Bu 700 lük bir uç olsa yazı yazmak çok zor olurdu değil mi?

Düşünceleriniz Nedir?