Sürtünme Kuvveti Nedir

Sürtünme Kuvveti Nedir

sürtünme, bir katı cismin bir başka katı cisim üzerinde kayarak ya da yuvarlanarak hareketinde, harekete karşı ortaya çıkan kuvvet. Sürtünme kuvvetinin (örn. kaymadan yürümeyi olanaklı kılması gibi) bazı yararları vardır, ama genellikle hareketi zorlaştırıcı etkisi önem taşır. Otomobillerin motor gücünün yaklaşık yüzde 20’si hareketli kısımlar arasındaki sürtünme kuvvetini yenmeye harcanır.

Metaller arasında ortaya çıkan sürtünmeye, birbirine değen yüzeyler (bu yüzeyler mikroskopik düzeyde pürüzler içerir) arasında oluşan ve yapışma (adhezyon) olarak adlandırılan çekim kuvvetleri neden olur. Sürtünme, birbirine “yapışmış” durumdaki noktaların birbiri üzerinden kaydırılmasından ve sert yüzeyin daha yumuşak olan yüzeydeki pürüzleri kazımasından kaynaklanır. Katı cisimler arasındaki sürtünmenin iki temel özelliği yalın deneylerle ortaya çıkarılabilir. Birinci olarak, sürtünme miktarı sürtünen yüzeylerin alanlarından hemen hemen bağımsızdır. Bir tuğlayı masa üzerinde kayacak biçimde çekersek, tuğla ister yan yatmış, ister dikine durumda olsun, sürtünme kuvveti aynıdır. İkinci olarak, sürtünme kuvveti, yüzeyleri birbirine bastıran kuvvetle doğru orantılıdır. Masa üzerinde üst üste konmuş üç tuğla çekildiğinde oluşan sürtünme kuvveti, bir tuğlanın çekildiği durumdakinin üç katıdır. Buradan, sürtünme kuvveti (F) ile yük (L) arasındaki oranın sabit olduğu sonucuna ulaşılır. Bu sabit oran sürtünme katsayısı olarak adlandırılır ve u simgesiyle gösterilir: p =FIL. Hem sürtünme, hem de yük kuvvet birimleriyle (örn. newton ya da kilogram kuvvet) ölçüldüğünden, sürtünme katsayısı boyutsuzdur. Düzgün bir tahta yüzey üzerinde kayan tuğla için sürtünme katsayısı yaklaşık olarak 0,5’tir; bir başka deyişle, bir ya da birkaç tuğlayı tahta yüzey üzerinde sürtünmeyi yenerek sabit hızla hareket ettirmek için bunlara toplam ağırlığın yaklaşık yarısı kadar bir kuvvet uygulanması gerekir. Sürtünme kuvveti cismin hareketi doğrultusundadır ve hareketin yönüne ters yöndedir. Buraya kadar anlatılan sürtünme kuvveti, birbirine göre hareket eden yüzeyler arasında oluşan bir kuvvet türü olduğundan kinetik sürtünme olarak adlandırılır.

Statik sürtünme ise birbirine göre hareketsiz duran yüzeyler arasındaki sürtünmedir. Statik sürtünmenin değeri, sıfır ile hareketi başlatmaya yeterli en küçük kuvvetin büyüklüğü arasında değişir. Hareket başlatmaya (statik sürtünmeyi yenmeye) yeterli en küçük kuvvetin değeri, hareketi sürdürmek (kinetik sürtünmeyi yenmek) için gereken kuvvetten her zaman daha büyüktür.

Tekerlek, bilye ya da silindir biçimindeki bir katı cisim bir yüzey üzerinde serbestçe yuvarlandığında (örn. bilyeli ya da makaralı rulmanlarda) yuvarlanma sürtünmesi ortaya çıkar. Yuvarlanma sürtünmesi cisimlerin biçim değiştirmeleriyle (deformasyon) ortaya çıkan enerji kaybından kaynaklanır. Bir metal bilye yatay bir düzlem üzerinde yuvarlanırken, iki cismin birbirine değdiği bölgede bilye hafifçe yassılaşır, yüzeyde de hafif bir çökme oluşur. Değme bölgesinin ön tarafında oluşan esnek sıkışma, bölgenin arka tarafında oluşan normal duruma dönme olgusuyla tam olarak dengelenemez, böylece harekete karşı gelen bir engelleme ortaya çıkar. Aynı malzeme türleri için kayma sürtünmesi katsayısı, genel olarak yuvarlanma sürtünmesi katsayısının 100 ile

1.000 katıdır.

Yorum yazın