Sürtünme kuvveti nedir?
Sürtünme, birbirine görevli olarak hareket eden iki nesnenin arasında oluşan ve harekete karşı koyan kuvvete verilen isimdir.
Daha genel bir kavram olarak, sürtüşme bilimi olarak tanımlanan tribolojinin bir alanıdır.
Bizim yaşadığımız basamakta her cisim arasında mekanik kontak bulunan veya uzaktan interaksiyon halinde olan bir fiziki olgudur.
Sürtünme kuvvetinin formülü aşağıdaki gibidir:
Fs = U x N
Fs: Sürtünme kuvveti
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. Eğer bir cismin üzerine tepki kuvveti ve yer çekimi kuvveti dışında kuvvet uygulanmıyorsa sürtünme yoktur.
Sürtünme katsayısı
Sürtünme katsayısı, iki cisim arasındaki sürtünme kuvvetinin, tepki kuvvetine oranıdır. Bu oran sürtünmenin gerçekleştiği materyallerin cinsine göre değişir.
Örneğin buz ve çelik arasındaki sürtünme katsayısı düşükken, lastik ve asfalt arasındaki sürtünme katsayısı yüksektir. Bu oran genellikle 0-1 arasındadır.
Sürtünme çeşitleri
1- Statik sürtünme (cisim hareket etmiyorsa geçerlidir).
2- Dinamik sürtünme (cisim hareket ediyorsa geçerlidir).
3- Yuvarlanan cisimlerde sürtünme.
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
1- 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.
2- 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 kuvvetini artırmanın ve azaltmanın yolları
Sürtünme kuvvetinin, bir olayın gerçekleşmesi için yetersiz kaldığı durumlarda alınması gereken tedbirler vardır. Bunlardan bazılarını sıralayacak olursak;
1- Kışın araba lastiklerine zincir takılması.
2- Sporcuların ayakkabılarının altına dişler yapılması.
3- İş makinelerinin tekerlerinde dişlerin daha büyük yapılması.
4- Büyük kütlelerin altına tekerlek tipinde cisimlerin konulması.
5- Makinelerin yağlanması.
6- Dik yokuşlarda ulaşımı kolaylaştırmak için önlemler alınmasıdır.