Sürtünme Kuvveti Malzemesi: Tanımı, Çeşitleri, Formülleri, Örnekler

Sürtünme, günlük yaşamda yaygın olarak uygulanan bir fizik türüdür. Kuvvet, çalışırken koşullarda veya nesnelerin hareketinde değişikliklere neden olabilen bir etkileşim olarak yorumlanabilir. Kuvvet, bir itme veya çekmeden etkilenir.

Kuvvet, Newton Kanunları ile ilişkilidir, dolayısıyla kuvvet için türetilmiş SI birimi, N sembolü ile tanımlanır. Herhangi bir etkileşim türü, kütlesi olan bir nesnenin hareketini değiştirmesine neden olabilir. Sürtünmeye karşı kuvvet statik ve kinetik olmak üzere ikiye ayrılır.

Sürtünmenin Tanımı

Sürtünme, günlük hayatta sıklıkla karşılaşılan bir kuvvet türüdür. Bu kuvvet, düzlem ve nesne arasındaki temas nedeniyle ortaya çıkacaktır. Oluşan sürtünme nesnelerin hareketine neden olur.

Üretilen sürtünme miktarı, birbiriyle temas halinde olan iki yüzeyin dokusundan belirlenebilir. Yüzey pürüzlüyse, oluşan sürtünme daha büyük olacaktır. Pürüzsüz ise sürtünme küçülür.

Bunun nedeni, yüzeyin teğet düzlemlerin sürtünmesini engellemesi veya yumuşatmasıdır. Pürüzlü yüzeyler nesneleri bloke ederek hareket etmeyi zorlaştırabilir.

Kaygan bir yüzeyde nesneler daha hızlı hareket eder ve meydana gelen sürtünme miktarı daha azdır. Bir nesneyi hareket ettirmek ne kadar zorsa, sürtünme o kadar büyük olacaktır. Sürtünme nesnelerin hareket etmesini engeller.

Sürtünmenin her zaman hareket yönüne zıt bir yönü vardır, yani bir nesnenin hareket yönünün tersidir. Bir top sağa hareket ederse, sürtünme sola doğrudur. Örneğin, bir araba park edildiğinde, itme sağa, sürtünme sola doğrudur.

Basitçe tanımlanırsa, sürtünme, birbiriyle buluşan iki nesne yüzeyi nedeniyle oluşur. Temas halindeki cisimler üzerinde oluşan sürtünme aynı olmayan bir değere sahiptir. Sürtünme değerinin büyüklüğüne bazı faktörler neden olabilir.

Okumak: Newton Kanunları 1, 2, 3

Statik Sürtünme Formülü

Bu tür sürtünme, buluşan yüzeyler birbiri üzerinde kaymadığında çalışır. Bu kuvvetin, hareket edene kadar hareketsiz olan bir ilk nesneye çekme veya itme kuvveti gibi bir dış kuvvet (F) verilen bir nesneye etki ettiği şeklinde yorumlanabilir.

Bu tür statik sürtünme birbirine göre hareket etmeyen iki katı nesne arasında meydana gelir. Bu kuvvet, bir nesne eğimli bir düzlemden aşağı kaydığında meydana gelir. İşte hesaplama formülü.

fs = s x N

Açıklama:

fs: statik sürtünme miktarı (N)

s: statik sürtünme katsayısı (N)

N: normal kuvvet (N)

Kinetik Sürtünme Formülü

Kinetik sürtünme dinamik olarak da bilinir. Bu kuvvet, birbirine göre hareket eden iki nesne birbirine sürtündüğünde ortaya çıkar.

Kinetik sürtünme katsayısı, aynı malzemede meydana gelmesine rağmen, genellikle statik sürtünmeninkinden her zaman daha küçüktür. Kinetik sürtünme hareket halindeki cisimlere etki eder. Aşağıdaki hesaplama formülüne göz atın.

fk = k x N

Açıklama:

fk: kinetik sürtünmenin büyüklüğü (N)

k: kinetik sürtünme katsayısı (N)

N: normal kuvvet (N)

Okumak: Güç Formülü

Bir Nesnenin Hareketinin Geri Kalanı Nasıl Belirlenir

Kinetik ve statik sürtünme formülünü anladıktan sonra, anlaşılması gereken bir sonraki şey, bir cismin hareketsiz mi yoksa hareket halinde mi olduğunu bilmektir. Bunu belirlemek için, bir nesne üzerindeki statik sürtünme kuvvetini dış kuvvetle (F) karşılaştırabilirsiniz. İşte bilgiler.

• Statik sürtünme ile karşılaştırıldığında dış kuvvet aynı ise cismin hareket edeceği anlamına gelir (F = fs).
• Statik sürtünmeye kıyasla dış kuvvet daha küçükse, nesnenin hareketsiz olduğu sonucuna varılabilir (F < fs).
• Dış kuvvetin statik sürtünmeden büyük olması cismin hareket ettiği anlamına gelir (F > fs).

Sürtünme Kuvveti Uygulama Örneği

Sürtünme, günlük aktivitelerle yakından ilgili olsa bile en yaygın stillerden biridir. Aşağıdaki uygulama örneklerine göz atın.

• Araç hareket halindeyken asfalt ile tekerlekler arasında sürtünme olacaktır.
• Silerken veya yazarken, kalem veya silgi ile kağıt arasında sürtünme olacaktır.
• Vücudu ısıtmak için ellerin avuçlarını ovuştururken eller arasında sürtünme olacaktır.
• Koşarken yer ile ayaklar arasında sürtünme olur.
• Bir sandalyeyi iterken, zemin ile sandalye arasında sürtünme olacaktır.
• Masayı pürüzlü bir yüzeye iterken, oluşan sürtünme o kadar büyük olur. Pürüzsüz bir yüzeyde veya tekerlekli bir masada meydana gelen sürtünme daha az olacaktır.
• Paspas yaparken, paspas ile zemin arasında sürtünme olacaktır.

Okumak: Yerçekimi

Örnek Sorular ve Tartışma

Sürtünme tartışmasını daha iyi anlamak için, becerileri bilemek için sorular gerekir. Bu şekilde üretilen kuvvetin büyüklüğünün hesaplanması düzgün bir şekilde hesaplanabilir. Aşağıdaki soruların bazı örneklerini inceleyin.

Örnek 1:

Pürüzlü bir yüzeyde 10 kg kütleli bir blok var. Statik sürtünmenin s = 0,4 ve kinetik sürtünme katsayısının k = 0,3 olduğu biliniyorsa, blok 20 N'luk bir kuvvet kullanılarak çekilirse bloğun sürtünmesi nedir?

Dolayısıyla bloğa etki eden sürtünme miktarının 20 N olduğu sonucuna varılabilir.

Örnek 2

25 kg ağırlığındaki bir blok engebeli bir zemin üzerindedir. s = 0.7 ve k = 0.3 olduğu bilinmektedir. Bloğuna yatay olarak 160 N'luk bir çekme kuvveti verilmiştir. Bloğun yaşadığı sürtünme miktarını hesaplayın.

Bloğun yaşadığı sürtünmenin 75 N olduğu sonucuna varılmıştır.

Kinetik ve statik sürtünmenin farklı kriterleri ve hesaplamaları vardır. Nasıl hesaplanacağını anlayarak, alıştırma soruları üzerinde çalışmak daha kolay ve hızlı bir şekilde yapılabilir. Bu kesinlikle materyalin anlaşılmasını iyileştirebilir.