Sürtünmeyi Etkileyen Faktörler

tarafından
73
Sürtünmeyi Etkileyen Faktörler

Mevzu Anlatımı – Mevzu Anlatımı ve toplumsal içerik platformu

PDF indir

Sürtünme, bir cismin hareketini kendisiyle temas halinde olan başka bir cismin yüzeyi üstünde sınırlayan karşıt bir kuvvettir. Herhangi bir cismin diğeri üstündeki hareketi için kesinlikle gereklidir. Zarar veren ve yardım eden zaruri bir fenalık gibidir. İkili işlevi adım atma örneğiyle anlaşılabilir, sürtünme olduğundan yürüyebiliyoruz ve sürtünmenin sağlamış olduğu karşı kuvvet sebebiyle belirli bir düşük hızda yürüyoruz.

Ek olarak, bir topun yerde serbestçe yuvarlanması yada kayması durumunda olduğu benzer biçimde, hareketi esnasında top ile yer içinde tesir eden sürtünme kuvveti sebebiyle top sonunda durur. Bu, eğer bir kuvvet sağdan sola doğru hareket ederse, sürtünme soldan sağa doğru hareket ederse ve bunun tersi de doğrudur, eğer kuvvet soldan sağa doğru hareket ederse sürtünme zıt yönde hareket edecektir anlamına gelir. sağdan sola.

Bir tek birbirleriyle temas halinde olduklarında harekete geçen bazı kuvvetler vardır. Temas kuvvetleri olarak bilinir. Katılar, sıvılar ve ek olarak gazlar tarafınca sunulur, sadece katılarda maksimum, gazlarda ise en azdır. Sürtünmenin tesirleri, şeylerin kademeli olarak aşınmasını; bu, ayakkabılarımızın düz olmayan tabanları, saçsız bisiklet lastikleri ve bir yüzeye kasıtlı olarak zımpara kağıdı sürtme eylemi benzer biçimde örneklerde görülebilir.  

Sürtünme bir tek azaltılabilir, ortadan kaldırılamaz. Temas eden yüzeydeki yağlayıcılar yardımıyla sürtünmeyi azaltabiliriz. Sürtünmeyi azaltmak, nesnelerin birbirleri üstünde daha iyi hareket etmesine destek sunar. Bir yüzey oldukça pürüzlüyse, makine parçalarında olduğu benzer biçimde yağ yada gres benzer biçimde bazı etkili yağlayıcılar kullanarak hareketi daha pürüzsüz hale getirmemiz gerekir, çalışırken parçalar arasındaki sürtünmeyi önlemek için gresleme yöntemini kullanırız.

Sürtünmeyi sıfıra indirirsek hareketler olmaz şu sebeple cisim hareket etmez bir tek ötekinin yüzeyinden kayar ve bundan dolayı iki cisim içinde herhangi bir hareketin gerçekleşmesi için minimum sürtünme olması gerekir. yada yüzeyler. Mesela, yüzeyi daha pürüzsüz olduğundan buzda yürüyemiyoruz ve bundan dolayı minimum sürtünmeye haiz ve bundan dolayı orada yürümeye çalıştığımızda kayıyoruz. Bu yüzden, buz pateni yada buz yüzeyindeki öteki herhangi bir aktivite için, hareketimiz için lüzumlu sürtünmeyi sağlamak için hususi olarak tasarlanmış buz pateni ayakkabılarını yada uçları pürüzlü yüzeylere haiz botları kullanmamız gerekir.

Temaslı Yüzeyler
Temaslı Yüzeyler

Sürtünmeye ne sebep olur?

Sürtünme, iki nesne yada araç-gereç arasındaki göreli harekete direnen yada karşı çıkan bir kuvvettir. Bu muhalif gücün harekete geçmesinin çeşitli sebepleri vardır. Öteki çeşitli nedenler içinde, bu direnç kuvvetinin yada sürtünme kuvvetinin ana sebebi, moleküler yapışma, temas halindeki yüzeyin ve cismin doğasına bağlı olan yüzey pürüzlülüğü ve yüzeydeki yada hareketli nesnedeki deformasyonlardır.

  1. Yapışma, iki araç-gereç birbiriyle yakın temasa getirildiğinde ortaya çıkan moleküler kuvvettir. Camın yüzeyi ile su içinde bir yapışma kuvveti olduğu benzer biçimde, bardağa döküldüğünde camın yüzeyini ıslatmasının sebebi budur.
  2. Çıplak gözlerimizde daha pürüzsüz görünse de, her nesnenin pürüzlü bir yüzeyi vardır. Sadece mikroskopla incelediğimizde, tüm nesnelerin yüzeylerinin pürüzlü kenarları bulunduğunu görürüz. Bu yüzden iki pürüzlü yüzey birbiriyle temas ettiğinde sürtünme kuvveti yada kimi zaman aralarında ısıya dönüşebilen karşıt bir kuvvet oluşturur. Çakıl taşlı bir yolda yürümek daha zor ve düz bir yolda yürümek daha kolay olduğundan, pürüzlülük arttığında sürtünme derecesi artar.
  3. Gövdedeki yada gövdenin temas halindeki yüzeyindeki deformasyonlar, hareketi esnasında sürtünmeye niçin olabilir. Yüzeydeki deformasyonlar ne kadar fazla olursa, hareketini durdurmak için sürtünme yada karşıt kuvvet o denli fazla olur ve bundan dolayı bazı durumlarda bu sürtünme yada karşıt kuvvetlerden kurtulmak için bazı yağlayıcılar kullanmamız gerekir.

Yaylı teraziler, hem kolay hem kullanışlı hem de ucuz bir kütle ölçümü yöntemi sağlar. Kütle gösterim ucuna asılır ve kütle üstündeki aşağı doğru yerçekimi kuvveti sebebiyle gösterim sapması bir skalaya karşı ölçülür. Bunu, değişik nesneler durumunda değişik sürtünme kuvvetlerini gerçekleştirmek ve deneysel olarak belirlemek için kullanabiliriz.

Gözlemler aşağıdakileri belirlemek için kullanılır:

  • Terazinin ucunda asılı duran bir cisme tesir eden kuvvet
  • Vücudun uyguladığı sürtünme kuvveti
  • Vücut tarafınca basıncın büyüklüğü
  • Nesne ve terazi arasındaki bağıl hareket

İki yüzey arasındaki sürtünme katsayısını belirlemenin yollarından biri, nesnenin ağırlığını ölçmek için kullanılan yaylı bir terazi kullanarak bir nesneyi çekmektir. Bir cismi başka bir yüzeye koyar ve sonrasında çekersek, cismi herhangi bir yüzeye hareket ettirmek için ihtiyaç duyulan kuvvet miktarını belirleyebiliriz.

Sürtünmeyi Etkileyen Faktörler

Kayan nesnenin pürüzlülüğü/pürüzsüzlüğü

Üretilen sürtünme, kayan nesnenin pürüzlülüğüne ve düzgünlüğüne bağlıdır. Nesne ne kadar pürüzlü olursa o denli fazla sürtünme meydana gelir ve dolayısıyla hareketi kısıtlanır. Nesne ne kadar pürüzsüz olursa, o denli muntazam hareket edebilir.

Pürüzsüz Top
Pürüzsüz Top
kaba top
kaba top

Resimde gördüğümüz benzer biçimde, daha pürüzsüz bir yüzeye haiz olan düz top, kaba topa nazaran daha uzun mesafe kat edebilir.

Yağlı ellerle bardağı tutamayız. Ellerimiz yağlı ve pürüzsüzdür ve pürüzsüz bir yüzeyin camla daha azca etkileşim sunduğunu biliyoruz. Ve bundan dolayı, kayma eğilimindedir. Bunun bir başka örneği de, engebeli ve sulak arazilerde trekking yaparken mükemmel spor ayakkabılar giyiyoruz, böylece sert ayakkabılar engebeli arazilerde daha iyi kilitleniyor, sürtünmeyi artırıyor, daha çok tutuş sağlıyor ve kayma şansını azaltıyor.

Yüzeyin pürüzlülüğü/pürüzsüzlüğü

Sürtünme, temas halindeki yüzeyin doğasına bağlıdır. Yüzey pürüzlüyse, nesnenin karşıt hareketi için üretilen sürtünme, pürüzsüz yüzeye kıyasla daha fazladır.

Mesela, minik çakıllarla dolu bir yolda yada aralarında oldukça sayıda çatlak bulunan çatlak bir yolda yürümek, daha muntazam ve iyi düzleştirilmiş bir yoldan daha zor olsa gerek.

İlk durumda daha engebeli yolda yürürken üretilen karşıt kuvvet, ikinci durumda olduğundan daha fazladır.

karşıt kuvvet
karşıt kuvvet

Nesnenin şekli/tasarımı

Nesnenin şekli ve tasarımı, üstünde hareket etmiş olduğu yüzeyle temas halinde olan yüzey alanını belirler. Mesela, vücudun şekli aerodinamik ise, suda yada havada gezi ederken, hareketine karşı öteki herhangi bir şekle nazaran daha azca sürtünme kuvveti yaşayacaktır.

Mühim olan temas alanıdır, bir şeyin hareket etmiş olduğu yüzeyin genel alanı değil. Minik bir odada yada bir stadyumda 8 santimetre çapında bir top yuvarlanıyorsa, zemin malzemesi ve yuvarlanma hızı aynı olduğu sürece farketmez. Ek olarak, bir beden en kısa temas noktasına sahipse, üretilen sürtünme kuvveti de nesneyi kaydırmaya kıyasla oldukça daha azdır, daha azca sürtünme için nesneyi yuvarlamak tercih edilir.

Bu yüzden, iki nesne hareket halindeyse (aynı malzemeden yapıldıkları ve aynı şekilde hareket ettikleri düşünülürse), daha büyük beden, daha büyük temas alanı sebebiyle daha çok sürtünmeye maruz kalacaktır, bu da nispeten daha yüksek bir sürtünme kuvveti yada karşıtlık oluşturacaktır. hareketine nazaran kuvvet.

aerodinamik şekil
aerodinamik biçim

Kayan cisimlere tesir eden düzgüsel kuvvet

Sürtünme kuvveti yada cismin hareketini kısıtlayan karşıt kuvvet de kayan cisimlere tesir eden Düzgüsel Kuvvete bağlıdır. Newtonian etki-tepki çiftini takip ederek çoğu zaman düzgüsel kuvveti ağırlık yerine düşünürüz. Nesnenin hacmi yada ağırlığı ne kadar yüksek olursa, tepki yada düzgüsel kuvvet de o denli yüksek olacaktır. “Kayan” yüzeyler arasındaki kuvvet olan dik olarak oluşturulan düzgüsel kuvvetin kuvveti ve büyüklüğü arttıkça, sürtünme kuvvetinin yada karşıt kuvvetin kuvveti yada büyüklüğü de artar.

Sürtünme kuvveti yada karşıt kuvvet, birbirine karşı kayan iki cismi karşı karşıya getiren bir kuvvettir ve düzgüsel kuvvet benzer biçimde bir temas kuvveti benzer biçimde hareket eder. Düzgüsel kuvvet düz yüzeye dik tesir ederken, sürtünme bir nesnenin düz yüzeyi süresince olan bir yönde tesir eder.

Kayan cisimlere etki eden normal kuvvet
Kayan cisimlere tesir eden düzgüsel kuvvet

Sürtünme katsayısı

Sürtünme kuvveti, yüzeyin sürtünme katsayısına bağlıdır. Yüzeyin sürtünme katsayısı ne kadar büyükse, onu o yüzey üstünde hareket ettirmek için ihtiyaç duyulan kuvvet de o denli fazladır. Sürtünme katsayısı, µ, iki yüzey içinde mevcud sürtünme miktarıdır. Sürtünme katsayısının düşük bir kıymeti, cismi kaydırmak için ihtiyaç duyulan kuvvetin, sürtünme katsayısı yüksek olduğunda ihtiyaç duyulan kuvvetten daha azca bulunduğunu gösterir. Sürtünme kuvveti aşağıdaki formüle haizdir:

F = µN

F= sürtünme kuvveti nerede

µ = Sürtünme katsayısı

N = düzgüsel tepki kuvveti

Örnek problemler

Sual 1: Sürtünme nedir?

Cevap vermek: 

Sürtünme, bir katı cismin diğeri üstünde kaymasına yada yuvarlanmasına karşı koyan kuvvet. Kaymadan yürümek için ihtiyaç duyulan çekiş gücü benzer biçimde sürtünme kuvvetleri yararlı olabilir, sadece bununla birlikte harekete karşı büyük bir karşıcılık sunarlar.

Sual 2: Sürtünmenin iki pozitif yanları ve dezavantajı nedir?

Cevap vermek: 

Sürtünme, enerji israfına neden olan gereksiz ısı üretir. Sürtünme kuvveti hareketin tersi yönünde tesir eder, bundan dolayı sürtünme hareket eden nesnelerin hareketini yavaşlatır. Orman yangınları ağaç dalları arasındaki sürtünmeden doğar.

Sual 3: Sürtünmenin sebepleri nedir?

Cevap vermek: 

Sürtünme, temas halindeki iki cisim içinde göreceli bir hareket olduğunda devreye giren dirençli bir kuvvettir. İki cisim arasındaki sürtünme kuvveti temel olarak üç faktöre bağlıdır: (I) vücut yüzeyleri arasındaki yapışma (ii) yüzeyin pürüzlülüğü (iii) cisimlerin deformasyonu.

Sual 4: Aerodinamik biçim nedir örnekle açıklayınız?

Cevap vermek: 

Akışkan sürtünmesini azaltan vücudun hususi bir şekline aerodinamik biçim denir. Örnek: Balık, timsah ve köpek balığı benzer biçimde suda yaşayan hayvanlar ve otomobiller, uçaklar, gemiler benzer biçimde araçlar hareket eder. Aerodinamik şekiller, bir nesne hareket ederken hava sürtünmesinin miktarını azaltmaya destek sunar.

Sual 5: Sürtünme yüzey alanına bağlı mıdır?

Cevap vermek:

Sürtünme, iki yüzey etkileşime girdiğinde oluşan bir temas kuvvetidir. Bu yüzden, sürtünme temas yüzeyine bağlıdır, temas yüzeyi arttıkça sürtünme kuvveti de artar.

Sual 6: Sürtünme katsayısı 0.25 ve yüzeyin sunmuş olduğu düzgüsel tepki 5N ise sürtünme kuvvetini bulun.

Çözüm: 

Bildiğimiz benzer biçimde, F = µ N

Verilen, µ = 0.25

N = 5N

F = µN

Bu yüzden, F = 0.25 × 5N

Bu yüzden, F = 1.25N

Bu yüzden, uygulanan sürtünme kuvveti 1.25 N’dir.

Sual 7: Uygulanan sürtünme kuvveti 125N ve tavsiye edilen düzgüsel tepki kuvveti 200N ise sürtünme katsayısı nedir?

Çözüm:

bildiğimiz benzer biçimde

F = µN

Verilen, F = 125N

N= 200N

bu nedenle mu =frac{F}{N}
bu nedenle mu =frac{125N}{200N}

µ = 0.625

Dolayısıyla sürtünme katsayısı 0.625’tir.

Sual 8: Üretilen sürtünme kuvveti 60N ve sürtünme katsayısı 0,6 ise, yüzeyin sunmuş olduğu düzgüsel tepki nedir?

Çözüm:

bildiğimiz benzer biçimde

F = µN

Verilen, F = 60N

µ = 0,6

bu nedenle N=frac{F}{mu}
bu nedenle N=frac{60N}{0.6}
bu nedenle N=100N

Bu yüzden, yüzey tarafınca üretilen düzgüsel tepki 100N’dir.

Kaynak : https://www.geeksforgeeks.org/factors-affecting-friction/

Sürtünmeyi Etkileyen Faktörler içinde ne olduğu Mevzu Anlatımı sitesinden alıntıdır.