SÜRTÜNME KUVVETİ

Ygs fizik. Sürtünme kuvvetinin özellikleri, statik ve kinetik sürtünme kuvvetleri. Sürtünme kuvvetinin hesaplanması. Konu anlatımı ve çözümlü örnek sorular.


Sürtünme kuvveti cisimlerin sürtünme katsayılarına ve temas eden yüzeylerinin şekline bağlı olan ve uygulanan kuvvete zıt yönde olan pasif bir kuvvettir.

Bazı cisimlere bir kuvvet uygulansa da cisim hareket ettirilemez. Bu uygulanan kuvvetin kendisine zıt yönde etki eden sürtünme kuvvetini yenememesinden kaynaklanmaktadır.

Cisimlerin yüzeyleri pürüzsüz değildir. Mikroskobik boyutta birçok girinti çıkıntı vardır. Yine cismin kütlesi arttıkça temas ettiği yüzeye daha fazla basınç uygulayacağından sürtünme kuvveti artar.

Sürtünme kuvveti makinalarda ve iş yapan sistemlerde verimi azaltıcı etki yapar. Çünkü bunları çalıştırmak için harcanan enerjinin bir kısmı sürtünme kuvvetini yenmek için harcanır. Öte yandan sürtünme kuvveti olmasa bir cismin hareket ettirilmesi ve hareket eden bir cismin durması mümkün olmazdı.

 Sürtünme Kuvvetinin Özellikleri

*Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeylerin büyüklüğüne bağlı değildir.

*Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeylerin cinsine ve yapısına bağlıdır.

*Sürtünen yüzeye dik olan tepki kuvveti ile doğru orantılıdır.

*Yönü her zaman hareket yönüne zıttır.


Sürtünme kuvveti statik sürtünme kuvveti ve kinetik sürtünme kuvveti olmak üzere ikiye ayrılır.


Statik Sürtünme Kuvveti

Sürtünmeli bir ortamda hareketsiz bir cismi hareket ettirebilmek için gerekli minimum kuvvete statik sürtünme kuvveti denir.

Hareketsiz cisimlerde sürtünmeden oluşan bir kuvvet vardır. Bu kuvvet cisim hangi yöne hareket ettirilmek istenirse o yöne zıt yönde etki eder. Cisim hareket etmediği sürece uygulanan kuvvete eşit ve ters yöndedir. Bu cismi hareket ettirebilmek için bu sürtünme kuvvetinin yenilmesi gerekmektedir. İşte cisim hareket ettiği anda uygulanan kuvvet statik sürtünme kuvveti olarak adlandırılır.

Cismin durgun haldeki sürtünme katsayısına statik sürtünme katsayısı denir.

Statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü

Fs   = ks.N

0 ≤ Fs  ≤ ks.N

ks .N statik sürtünme kuvvetinin en büyük değeridir.


Kinetik Sürtünme Kuvveti


Cisim harekete geçtiğinde cisme etki eden sürtünme kuvvetidir. Cisim hareketsiz durumdayken sahip olduğu sürtünme kuvveti cisim harekete geçtiğinde daha küçük bir değerde dengelenir. İşte bu değere kinetik sürtünme kuvveti denir.

Cisim harekete geçtikten sonraki sürtünme katsayısına kinetik sürtünme katsayısı denir.

Kinetik sürtünme kuvveti,

Fk  = kk .N 


Normal kuvvet

Bu kuvvet birbirleriyle temas halinde olan yüzeylerin ağırlıklarından kaynaklanan kuvvettir. Üstteki cisim ağırlığı kadar bir etki kuvveti uygularken alttaki cisimde buna eşit miktarda ve ters yönde bir tepki kuvveti uygular. Bu kuvvet N ile adlandırılır. Sürtünme katsayısı ile bu kuvvetin çarpımı sürtünme kuvvetini verir.


Örnek-1



     

Şekildeki cismi harekete geçirebilecek en küçük kuvvet kaç newton’dur.

(ks =0,4; g = 10 m/s2 )



Çözüm

Cisme etkiyen dik kuvvet

N = mg = 12.10 =120

Fs  = ks.N

Fs   = 0,4 . 10. 12

Fs  = 48 N



Örnek-2


Kütlesi 8 kg olan bir cisme F = 64 N luk bir kuvvet uygulanıyor. Cismin sürtünme katsayısı 0,4 olduğuna göre cismin ivmesini bulunuz.

(g = 10 m/s2   )


Çözüm.

Önce cisme uygulanan sürtünme kuvveti bulunur. Daha sonra cisme uygulanan kuvvet den bu sürtünme kuvveti çıkarılır. Eğer sonuç pozitifse cisim hareket eder. Newton’un 2. yasasından F = ma bağıntısı ile ivme bulunur.

Fs  = ks .N = ks .mg 

Fs  = 0,4.10.8 = 32 N


Fnet  = F – Fs


Fnet   = 64 – 32 = 32 N

Dinamiğin temel prensibinden;

Fnet  = ma

32 = 8a

a= 4 m/s2   


Örnek-3


Şekilde görülen cisme F1 ve F2 kuvvetleri etki ediyor. F1 = 48 N, F2 = 16 N dur. Cismin kütlesi 4 kg, sürtünme katsayısı 0,4 dür.

Cisim hangi kuvvetin yönünde kaç m/s2  lik ivme ile hareket eder.

(g = 10 m/s2 )


Cisim kendisine etkiyen kuvvetlerin bileşkesi yönünde hareket eder.

Burada F1 ve F2 kuvvetleri zıt yönlü olduğundan bu kuvvetlerin bileşkesinin sürtünme kuvvetini yenip yenemeyeceği önemlidir.

Önce sürtünme kuvvetini bulalım.

Fs  = ks. N

N = mg = 40 N

Fs  = 40 . 0,4 = 16 N

F1 ile F2 kuvvetlerinin bileşkesi F1 yönünde ve Fb  ;

Fb  = 48 – 16 = 32 N

F1 ile F2 nin bileşkesi F1 yönünde ve 32 N’dur. Şimdi bu kuvvetle sürtünme kuvvetinin bileşkesini bulalım.

Fnet = Fb  - Fs   

Fnet = 32 – 16

Fnet = 16 N



Dinamiğin temel prensibinden;

Fnet = ma

16 N = 4a

a = 4 m/s

Bulunur.



SANATSAL BİLGİ

23/09/2016


  • YORUM YAZ
  • ADI SOYADI(veya nick)
  • YORUM
COPYRIGHT© HER HAKKI SAKLIDIR
Sitede Yer Alan Bilgi Belge Ve Materyallerin İzinsiz olarak Kopyalanması ve Alıntılanması Yasaktır

SANATSAL BILGI