sürtünme kuvvetinin hayatımızdaki yeri

[_SoN_]

sürtünme kuvvetinin hayatımızdaki yeri
sürtünme kuvvetinin hayatımızdaki yeri

Günlük hayatta, özellikle bir şeyleri iterken karşılaştığımız sürtünmeyi kimi zaman hep zorluk çıkaran bir kuvvet olarak düşünmüşüzdür. Oysa cisimler ve yüzeyler arasındaki sürtünme kuvveti yaratılmamış bir dünya nasıl olurdu? Kalem elinizden kayıp düşecek, kitaplar ve defterler masanın üzerinden kayıp yere düşecek, masa döşeme üzerinde kayıp köşeye çarpacaktı, kısacası tüm cisimler aynı düzeye gelene kadar her şey kayacak ve yuvarlanacaktı. Sürtünmesiz bir dünyada, düğümler çözülecek, çiviler ve vidalar yerlerinden çıkacak, arabaların freni tutmayacak, ses asla sönmeyip, bir duvardan ötekine yankılanıp duracaktı…

SÜRTÜNMENİN NEDENİ VE ÖNEMİ


Sürtünen yüzeyler ne kadar düz görülürse görülsün pürüzlüdürler. Bir mikroskopla bakılan cilalı cismin yüzünde bile girinti ve çıkıntılar vardır. Birbirine dayalı iki cisim halinde bir cismin çıkıntıları öteki cismin girintilerine girmiştir. Cismi kaydırmak için giren çıkıntıları çıkarmak gerekir. Bu da çıkıntıların eğilmesi hatta kırılması ile olabilir. Hareketin zıt yönünde oluşan sürtünme kuvvetlerinin nedeni budur.
Bir cisim öteki cisim üzerinde yuvarlanırsa sürtünme kuvvtleri kayarken oluşan sürtünme kuvvetlerinden daha küçük olur. Bu yuvarlanma sırasında iç içe giren kesimlerin ayrılmasının daha kolay olmasından ileri gelir. Dayanma yüzeyinde oluşan çukurlaşma yuvarlanma sürtünmesini artırır. Yuvarlanma sürtünme kuvveti içinde yukarıdaki deney sonuçları geçerlidir. Ne var ki burada yuvarlanma sürtünme katsayısı çok küçüktür. Kayma sürtünme kuvvetlerinden kurtarıp yerine küçük olan yuvarlanma sürtünme kuvvetlerini koyan teker taşıt araçlarının en önemli parçasıdır. Tekerin keşfi uygarlıkta bir aşama olmuştur.

SORU:Ağırlığı 12Nt ve yarı çapı 10 cm olan bir silindiri yatay masada kaydırarak bir kez de yuvarlayarak harekete başlatmak için gerekli kuvvetler ölçülüyor ve 3Nt ve 1Nt bulunuyor. Statik kayma ve yuvarlanma katsayılarını hesaplayınız.
C. µ=Kl/N=3/12=025
K.r=N.µı den µı =1.010/12=0008

ÖNEMİ:
Sürtünmenin büyük önemi vardır. Sürtünme olmasa yürüyemeyiz taşıt araçları da hareket edemez ve duramazlar. Motor arka tekerleri döndürür. Pürüzlü lastik ve kuru yolda oluşan sürtünme kuvvetleri tekerin kaymasını önler ve dönmesini sağlar. Dönme de otomobili hareket ettirir. Teker ile yer arasında sürtünme kuvveti tekeri döndüren kuvvetten küçük ise tekrar kayar(patinaj). Böylece statik sürtünme kuvveti konulmuş olur ki bu sonucu küçültür. Bir kayakçı kayarak indiği tepeye kayaklarıyla adım adım çıkabilir. Bu nasıl açıklanır? Keza araçları durdurmak için fren düzeneğine ihtiyaç vardır. Burada fren balataları denen sürtünmesi çok levhalar kullanılır.
Bazı hallerde enerjiyi başa götüren hızı azaltan ve bizi daha büyük kuvvetler kullanmaya zorlayan sürtünme kuvvetlerini azaltmak gerekir. Bu amaçla sürtünen yüzeyler arasına yağ konulur. Böylece yüzeyler birbiri üzerinde kayan sıvı tabakaları üzerinde hareket eder. Sıvı(akışkan) tabakaları arasındaki sürtünme (viskosluk)kuru sürtünme denen önceki sürtünmeye göre çok küçüktür.

SÜRTÜNME KATSAYILARI

Statik Kinetik
Çelik üstünde çelik 015 - 025 01 - 03
Tahta üstünde tahta 04 – 07 02 – 03
Beton üstünde lastik 1 07

SÜRTÜNME KUVVETİ

Bir cismi farklı yüzeylerde hareket ettirmenin cismin hareketinde değişiklikler yaptığını günlük yaşantımızdan bilmekteyiz. Pürüzlü kaygan veya cilalı yüzeylerde aynı cismin hareketi farklı farklı olmaktadır. Cam üzerinde bir cisim daha kolay hareket ederken tahta üzerinde hareket etmesi daha zordur.

Cismin hareket ettiği yüzeyin pürüzlü olması cismin harekete geçmesini zorlaştırırken düz veya pürüzsüz yüzeylerde aynı cisim daha kolay harekete geçer. Bu nedenle halı tahta taşlı zemin gibi yüzeylerde cismi harekete geçirmek için gerekli olan kuvvet; cam asfalt yağlı zemin gibi yüzeylerdeki aynı cismi hareket ettirmek için gerekli olan kuvvetten daha büyüktür. Yani cismin temas ettiği yüzeyin pürüzlüğü arttıkça cismin harekete geçmesi için gerekli olan kuvvete artmaktadır.

Şekilde olduğu gibi iki traktör yolda gitmektedirler. Bu traktörlerden bir tanesi asfalt yolda giderken diğer taşlı bir yolda gitmektedir. Taşlı yolda giden traktörle düz yolda giden traktörün aynı hızda gitmeleri için taşlı yoldaki traktörün daha fazla kuvvet kullanması gerekmektedir.

Bir zemin üzerinde bulunan bir cismi harekete geçirmek için yüzeyin cisme uygulanan hareketin zıt yönünde oluşan sürtünme kuvvetinden daha büyük bir kuvvete gereksinim vardır. Aksi taktirde uygulanan kuvvet cismin sürtünme kuvvetinden daha küçük veya eşitse cisim harekete geçmez.

Sabit hızla hareket eden bir cisme etkiyen sürtünme kuvveti ile harekete geçirici kuvvetin bileşkesi sıfırdır. Çünkü cismi harekete geçirici kuvvet ile sürtünme kuvveti ters yöndedir.

Bu bilgilerden hareketle; cisimler hareket ederken temas ettikleri yüzeylerin sürtünmesinden kaynaklanan ve yer değiştirmeye zıt yönde ortaya çıkan kuvvete sürtünme kuvveti denir.

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 alınması