Sürtünme kuvveti maddelerin hareketlerine karşı direnç gösteren kuvvettir. Kuru sürtünme, akışkan sürtünmesi ve iç sürtünme gibi çeşitli gruplar altında sınıflandırılabilir. Birbiriyle temasta olan iki katı arasındaki sürtünmeyi tanımlamak için kullanılan kuru sürtünme, statik ve kinetik olarak ikiye ayrılır. Cisimlerin birbirlerine göre hareket etmediği durumdaki statik sürtünme kuvveti ve cisimlerin birbirlerine göre hareket ettiği durumdaki kinetik sürtünme kuvveti çoğunlukla birbirinden farklıdır.

Sürtünme kuvveti, doğadaki dört temel kuvvetten (kütle çekim kuvveti, elektro­manyetik kuvvet, güçlü kuvvet, zayıf kuv­vet) biri değildir. Cisimler arasındaki elekt­romanyetik etkileşimlerden kaynaklanır.

Temas halinde olan yüzeyler birbirleri­nin üzerinde kayarken sürtünme kuvve­ti cisimlerin sahip olduğu hareket enerji­sini ısı enerjisine dönüştürür. Bu durum cisimlerin bir taraftan giderek yavaşlar­ken diğer taraftan giderek ısınmasına ne­den olur. İki nokta arasında hareket eder­ken ısıya dönüşen hareket enerjisi miktarı takip edilen yola bağlı olarak değişir.

Eski Yunanlı düşünürler sürtünme kuvvetinin kökeni ve nasıl azaltılabilece­ğiyle ilgilenmişler hatta statik ve kinetik sürtünme kuvvetleri arasındaki farkı biliyorlardı. MS. 300’lü yıllarda yaşamış Themistius hareket eden bir cismi hızlandır­manın durağan bir cismi harekete geçir­mekten daha kolay olduğunu söylemiştir.

Birbiri üzerinde kayan cisimler arasındaki sürtünme kuvvetiyle ilgili yasa­lar Leonardo da Vinci tarafından 15. yüz­yılda keşfedilmiştir. Ancak, da Vinci kendi not defterlerine kaydettiği yasaları hiçbir zaman yayımlamamıştır. Bu yasalar yaklaşık 200 yıl sonra Amantos tarafından 17. yüz­yılın sonlarında yeniden keşfedilir.

Kinetik sürtünme kuvvetiyle ilgili, yak­laşık olarak doğru üç yasa şu şekilde özet­lenebilir:

  • Amantos un Birinci Yasası: Sürtünme kuvveti uygulanan yükle doğru orantı­lıdır.
  • Amantosun İkinci Yasası: Sürtünme kuvveti görünen temas yüzeyinden ba­ğımsızdır.
  • Coulombun Sürtünme Yasası: Kinetik sürtünme kayma hızından bağımsızdır.

Sürtünme kuvvetini hesaplamak için kullanılan ve yaklaşık olarak geçerli olan model Charles Agustin de Coulomb’ un adıyla anılır ve şu eşitsizlikle ifade edilir: Fs <µFn. Bu eşitsizlikte;

F temas eden yüzeylerin birbirine uyguladığı sürtünme kuvvetini gösterir. Bu kuvvetin yönü, sürtünme kuvveti olmasaydı cismin hareket edeceği yönün tersidir.

Fn yönü temas yüzeyine dik olan normal kuvvetini (paralel yüzeyleri sıkıştıran net kuvveti) gösterir.

µ sürtünme katsayısıdır. Bu katsayının değeri, çeşitli etkenlere bağlı olarak değişir ve deneylerle bulunur. Coulomb sürtünme modelinin matematiksel ifadesiyle ilgili önemli bir nokta, eşitlik değil eşitsizlik olmasıdır. İfade sürtünme kuvvetinin alabileceği en yüksek değerin ne olduğunu söyler. Hareketsiz bir cisme uygulanan kuvvet bu azami değerden küçük olduğu sürece sürtünme kuvvetinin büyüklüğü uygulanan kuvvete eşittir. Bu durum cisme etki eden net kuvvetin sıfır olmasına ve böylece cismin hareketsiz kalmasına neden olur. Ancak uygulanan kuvvetin büyüklüğü, sürtünme kuvvetinin alabileceği azami değeri aştığı zaman cismin üzerinde net bir kuvvet oluşur ve cisim hareket etmeye başlar.

Sürtünme Katsayısı (µ)

Sürtünme sabiti, cisimler birbirine göre hareketsizken statik sürtünme sabitine, cisimler birbirine göre hareket etmeye başladıktan sonraysa kinetik sürtünme sabitine eşittir. Çoğu durumda statik sürtünme sabitinin değeri kinetik sürtünme sabitininkinden büyüktür. Ancak bu durumun istisnaları da söz konusudur. Örneğin birbirine sürtünen malzemelerin her ikisinin de teflon olduğu durumda statik ve kinetik sürtünme katsayıları eşittir. Kinetik sürtünme sabitinin statik sürtünme sabitinden da­ha büyük olduğu sistemler de bulunur. Çoğu kuru malzeme için sürtünme katsayısının değeri 0,3 ile 0,6 arasında değişir. Bu aralığın dışındaki değerlerse nadirdir. Ancak bazı malzeme kom­binasyonları için sürtünme kat­sayısının değerinin 1’i aştığı bi­le görülür. Örneğin silikonlu ka­uçukla ya da akrilik kauçukla kaplı yüzeylerin sürtünme kat­sayısı 1’den büyüktür.

Sürtünme katsayısının değe­rini belirleyen tek şey malzeme­lerin türü değildir. Örneğin da­ha pürüzlü yüzeylerin sürtünme katsayısı genellikle daha büyük­tür. Ayrıca yüzeylerin geometri­si, ortam sıcaklığı ve cisimlerin birbirine göre hareket hızları da sürtünme katsayısını etkiler. Ör­neğin bakır bir levhanın üzerin­de kayan bir bakır iğne için sür­tünme katsayısının değeri düşük hızlarda 0,6’ya kadar çıkarken yüksek hızlarda 0,3 e kadar düşer. Bu durumun nedeni yüksek hızlarda birim zaman­da sürtünme nedeniyle ısıya dönüşen kinetik ener­ji miktarının daha fazla olmasıdır. Yükselen sıcaklık­la beraber temas eden yüzeylerin az da olsa erimeye başlaması sürtünme katsayısının düşmesine neden olur. İğnenin yüzey alanı artırıldığındaysa ısı daha hızlı dağıldığı için sürtünme katsayısı artar. Sürtün­me katsayısını kendisini belirleyen etkenleri kullana­rak hesaplamak mümkün değildir. Hangi koşullar al­tında hangi değerleri alacağı deneylerle bulunur.

 

Coulomb’un sürtünme modeli, pratik amaçlar için yararlı olsa da her durumda doğru değildir. Nor­mal kuvvet ile sürtünme kuvveti arasında her za­man doğrusal bir ilişki yoktur. Ancak Coulomb mo­deli pek çok karmaşık sistem için çok basit bir hesap­lama yöntemi sunar.

Bir ortamda ışığın varlığı da bir tür sürtünme kuvvetine neden olur. Bu olgu ilk olarak Albert Eins­tein tarafından 1909 yılında açıklanmıştı. Bu duru­mu anlamak için bir levha olduğunu düşünelim. Or­tamdaki ışık levhanın her iki tarafına da basınç uy­gulayacaktır. Eğer levha hareketsizse farklı yüzlere etki eden basınçlar eşit ama zıt yönlü olacaktır. An­cak levha hareket ederken durum değişir. Ön yüzden yansıyan ışığın miktarı arka yüzden yansıyan ışıktan fazla olacağı için ön yüzdeki ışık basıncı arka yüzde­ki ışık basıncından fazla olacaktır. Bu durumda lev­ha üzerinde harekete zıt yönlü net bir kuvvet oluşur. Einstein bu olguyu tanımlamak için “radyasyon sür­tünmesi” terimini kullanmıştı

 

KAYNAK:
Bilim ve Teknik\ Mahir E. Ocak

 

SÜRTÜNME KUVVETİ NEDİR NELERE BAĞLIDIRhttp://bilgikapsulu.com/wp-content/uploads/2017/03/sürtünme-kuvveti.jpghttp://bilgikapsulu.com/wp-content/uploads/2017/03/sürtünme-kuvveti-150x150.jpgadminBilimNedirakışkan sürtünmesi,Amantos,Charles Agustin de Coulomb,direnç,elektro­manyetik kuvvet,iç sürtünme,ısı,kinetik ener­ji,kinetik sürtünme kuvveti,Kuru sürtünme,kütle çekim kuvveti,kuvvet,radyasyon sür­tünmesi,sıcaklık,statik sürtünme katsayısı,sürtünme katsayısıSürtünme kuvveti maddelerin hareketlerine karşı direnç gösteren kuvvettir. Kuru sürtünme, akışkan sürtünmesi ve iç sürtünme gibi çeşitli gruplar altında sınıflandırılabilir. Birbiriyle temasta olan iki katı arasındaki sürtünmeyi tanımlamak için kullanılan kuru sürtünme, statik ve kinetik olarak ikiye ayrılır. Cisimlerin birbirlerine göre hareket etmediği durumdaki statik sürtünme kuvveti ve cisimlerin...Bilim Sağlık Yaşam Teknoloji Güncel ve daha fazlası