Sürtünme Kuvveti Nedir

[SERDEM]

Sürtünme Kuvveti Nedir

Sürtünme, birbirine görevli olarak hareket eden iki nesnenin arasında oluşan ve harekete karşı koyan kuvvete verilen isimdir. Daha global bir kavram olarak, sürtüşme bilimi olarak tanımladığımız tribolojinin bir ilgili alanıdır. Bizim yaşadığımız basamakta her cisim arasında mekanik kontak bulunan veya uzaktan interaksiyon halinde olan bir fiziki olgudur.Sürtünme kuvveti olarak kızağın kaymasını örnek olarak verebiliriz.

Fs=uN

u=sürtünme katsayısı

N=tepki kuvveti

Sürtünme kuvvet ile aynı doğrultuda ve zıt yönlerdedir. Eğer cisim duruyorsa, sürtünme ve kuvvet eşit veya kuvvet sürtünmeden daha azdır. Sürtünme kuvveti pürüzlük arttıkça artar.Eğer bir cismin üzerine tepki kuvveti ve yer çekimi kuvveti dışında kuvvet uygulanmıyorsa sürtünme yoktur.


Sürtünme katsayısı:

Sürtünme katsayısı boyutsuz ve skaler bir değerdir. İki obje arasındaki sürtünme kuvvetinin iki objeyi birbirine bastıran kuvvete oranı olarak da belirtilebilir. Sürtünme katsayısı kullanılan materyale göre değişir. (Buz ve çelik arasındaki düşük sürtünme ya da lastik ile asfalt arasındaki yüksek sürtünme gibi) Sürtünme katsayısı genellikle 1 ile 0 arasında olur fakat katsayı 1.7 ye kadar çıkabilir. Teflon'un sürtünme katsayısı ise 0.04 gibi çok düşük olabilir. Eğer sürtünme katsayısı 0 ise obje yüzeye temas etmiyor demektir, yani tepki kuvveti yoktur.Yüzey yapışkan ise sürtünme katsayısı genellikle sonuca uymaz.


Sürtünme çeşitleri:

* Statik sürtünme (cisim hareket etmiyorsa geçerlidir)
* Dinamik sürtünme (cisim hareket ediyorsa geçerlidir)
* Yuvarlanan cisimlerde sürtünme

Yuvarlanan cisimlerde cisim ilegörülür. Çünkü cisim ile yerin teması sırasında cisimde hareket gerçekleşmez. Eğer cisim hem yuvarlanıyor hem de kayıyor ise, o zaman dinamik sürtünme de görülür.


Sürtünme Kuvvetinin Özellikleri:

1.Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeylerin cinsine bağlıdır. Cisme etkiyen sürtünme kuvveti yüzeylerin cinsine göre değişir.

2.Sürtünme kuvveti (yatay düzlemde) cismin ağırlığıyla doğru orantılı değişir.

3.Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeylerin büyüklüğüne bağlı değildir.

4.Sürtünme kuvveti daima harekete zıt yöndedir.

5.Sürtünme kuvvetinin hareket ettirici özelliği yoktur.


Sürtünme Kuvvetinin Olumlu ve Olumsuz Yönleri

1. Yürümeyi kolaylaştırır. Hareketi zorlaştırır.

2. Sürtünme kuvveti nedeniyle yerine koyduğumuz koltuk ve masa gibi eşyalar yerinde kalır.

3. Metaller arasında oluşan sürtünme sonucu sert metal yumuşak metali aşındırır. Enerji kaybına neden olur. Arabaların motor gücünün yaklaşık %20 si sürtünme kuvvetini yenmeye harcar.

4. Sporcular ayaklarına giydikleri çıkıntılı ayakkabılar ile daha rahat yere basarlar.

5. Sürtünme kuvveti cisimleri aşındırır .

6. Araba,uçak,gemi ve trenin hızını yavaşlatır.

7. Sürtünme kuvveti olmasaydı dağ yamaçlarındaki kaya ve topraklar kolaylıkla kayardı.

8. Kalemle yazamaz veya yazdıklarımızı silemezdik.

9. Arabalar frene basılınca duramazdı.


Sürtünme Kuvvetinin Bağlı Olduğu Etkenler

a) Yüzeyin pürüzlü olması

Cismin hareket edeceği yüzeyin pürüzlü olması cismin hareketinde önemlidir. Pürüzlü yüzeylerde cisimlerin hareket etmesi için daha büyük kuvvete ihtiyaç vardır. Bütün yüzeylerde mutlaka pürüz vardır. Cisimler birbiri üzerinde hareket ederken, yüzeylerindeki girinti ve çıkıntılar birbirinin içerisine girerek cismin hareket etmesini güçleştirirler. Cilalı yüzeylerde bu girinti-çıkıntılar daha az olduğundan sürtünme kuvveti de o oranda azdır. Bu nedenle pürüzlü yüzeylerin yağlanması ile bu girintiler azaltılarak daha az sürtünme kuvveti uygulaması sağlanabilir.

b) Cismin ağırlığı

Bir cismin ağırlığı arttığında cismin ve yüzeyin girinti-çıkıntıları daha fazla birbiri içine gireceğinden sürtünme de artar. Yani cismin hareketini engelleyen kuvvetin büyüklüğü de artar. Cismin hareket etmesini engelleyen bu kuvveti yenmek için, bu kuvvetten daha büyük bir kuvveti cisme uygulamak gerekir.


Sürtünme Kuvvetinin Etkileri

Sürtünme kuvveti, cisimlerin yüzeyde tutunmasına yardım eden bir etkendir. Eğer sürtünme kuvveti var olmasaydı birçok yaşamsal faaliyet mümkün olmazdı. Yolda yürüyemez, bir yerde oturamaz, yemek yiyemez, yazı yazamaz, araç kullanamazdık. Örneklerde de görüldüğü gibi her türlü hayati olayın gerçekleşmesinde sürtünme kuvvetinin etkisi vardır. Araba örneğini biraz açacak olursak, yolda hareketine başlayan bir aracın durması sürtünme kuvvetinin etkisi ile oluşmaktadır. Bu kuvvet olmasaydı frenler tutmayacağı için araba sürekli hareket ederdi.

Buzun sürtünme kuvvetinin toprak veya asfalta göre daha düşük bir sürtünme kuvveti olduğu bilinmektedir. Kışın buzlu yollarda araçlar daha fazla kaymakta ve frenlerin etkisi daha az olmaktadır. Bu nedenle kışın meydana gelen kazalar, diğer zamanlara göre daha fazla olmaktadır. Bu nedenle kışın buzun erimesi için tuz kullanılması (suyun donma sıcaklığını düşürür) veya toprak atılması bu sürtünme kuvvetini artırmak içindir.

Sürtünme kuvvetinin hayatımızı kolaylaştıran çok büyük etkilerinin yanında günlük yaşantıda işleri zorlaştırdığı da bilinmektedir. Çünkü sürtünme kuvvetini yenerek, cisimleri harekete geçirmek için daha büyük kuvvet kullanılması gerekir. Ve büyük yükleri, sürtünme kuvveti nedeni ile kas gücümüzle hareket ettiremeyiz. Bundan dolayı çeşitli makineler kullanarak bu yükleri hareket ettiririz. Makineler çalışırken, içerisindeki parçalar birbirine sürtünürler. Sürtünen bu parçalar zamanla aşınarak kullanılmaz hale gelirler. Makinelerin yıpranmasını engellemek için sürtünme kuvvetini düşürücü önlemler almak gerekir. Yani sürtünme kuvvetinin çok büyük yararları olmakla beraber bazı zorlukları da vardır.


Sürtünme Kuvvetini Artırmak ve Azaltmanın Yolları

Sürtünme kuvvetinin, bir olayın gerçekleşmesi için yetersiz kaldığı durumlarda alınması gereken tedbirler vardır. Bunlardan bazılarını sıralayacak olursak;

a) Kışın araba lastiklerine zincir takılması,

b) Sporcuların ayakkabılarının altına dişler yapılması,

c) İş makinelerinin tekerlerinde dişlerin daha büyük yapılması,

d) Büyük kütlelerin altına tekerlek tipinde cisimlerin konulması,

e) Makinelerin yağlanması,

f) Dik yokuşlarda ulaşımı kolaylaştırmak için önlemler alınmasıdır