Sürtünme, bir nesnenin hareketine karşı çıkan kuvvettir. Hareket eden bir cismi durdurmak için kuvvet hareket yönünün tersi yönde hareket etmelidir. Örneğin yerde duran bir topu iterseniz hareket eder. İtme kuvveti onu başka bir yere taşır. Yavaş yavaş top yavaşlar ve hareket etmeyi bırakır. Bir cismin hareketine karşı koyan kuvvete sürtünme denir. Doğada ve teknolojide bu kuvvetin uygulanmasının çok sayıda örneği vardır.
Sürtünme türleri
Farklı sürtünme türleri vardır:
Buz üzerinde hareket eden bir paten bıçağı kaymaya bir örnektir. Patenci pistte hareket ederken, patenlerin alt kısmı zemine temas eder. Sürtünmenin kaynağı, bıçak yüzeyi ile buz arasındaki temastır. Bir cismin ağırlığı ve üzerinde hareket ettiği yüzeyin tipini belirler.iki nesne arasındaki kayma (sürtünme) miktarı. Ağır bir nesne, üzerinde kaydığı yüzeye daha fazla baskı uygular, bu nedenle kayma sürtünmesi daha fazla olacaktır. Sürtünme, nesnelerin yüzeyleri arasındaki çekici kuvvetlerden kaynaklandığından, sürtünme miktarı, etkileşen iki nesnenin malzemelerine bağlıdır. Pürüzsüz bir gölde paten kaymayı deneyin, bunu engebeli çakıllı bir yolda kaymaktan çok daha kolay bulacaksınız
- Dinlenme sürtünmesi (kohezyon) - birbirine temas eden 2 cisim arasında meydana gelen ve hareketin oluşmasını engelleyen kuvvet. Örneğin, bir dolabı taşımak, çivi çakmak veya ayakkabı bağcıklarını bağlamak için yapışma kuvvetini yenmeniz gerekir. Doğada ve teknolojide buna benzer birçok sürtünme örneği var.
- Bisiklete bindiğinizde, tekerlek ve yol arasındaki temas yuvarlanma sürtünmesine bir örnektir. Bir nesne bir yüzey üzerinde yuvarlandığında, yuvarlanma sürtünmesinin üstesinden gelmek için gereken kuvvet, kaymanın üstesinden gelmek için gerekenden çok daha azdır.
Kinetik sürtünme
Kitabı masanın üzerine ittiğinizde ve belirli bir mesafe hareket ettiğinde, hareket eden nesnelerin sürtünmesini yaşadı. Bu kuvvet kinetik sürtünme kuvveti olarak bilinir. Yüzeylerden biri veya ikisi hareket ettiğinden, iki yüzey birbirine sürtündüğünde diğerinin bir yüzeyine etki eder. Normal kuvveti artırmak için ilk kitabın üstüne ek kitaplar koyarsanız, kinetik sürtünme kuvvetiartırmak.
Şu formül vardır: Ffriction=ΜFn. Kinetik sürtünme kuvveti, kinetik sürtünme katsayısı ile normal kuvvetin çarpımına eşittir. Bu iki kuvvet arasında doğrusal bir ilişki vardır. Kinetik sürtünme katsayısı, sürtünme kuvvetini normal kuvvetle ilişkilendirir. Bir kuvvet olduğu için ölçüm birimi Newton'dur.
Statik sürtünme
Bir kanepeyi yere itmeye çalıştığınızı hayal edin. Biraz kuvvetle bastırırsın ama hareket etmez. Statik sürtünme kuvveti, sabit bir nesnenin hareketine neden olmak amacıyla kuvvete tepki olarak etki eder. Cisim üzerinde böyle bir kuvvet yoksa statik sürtünme kuvveti sıfırdır. Harekete neden olmaya çalışan bir kuvvet varsa, ikincisi üstesinden gelinmeden maksimum değerine yükselir ve hareket başlar.
Bu görünüm için formül: Ffriction=ΜsFn. Statik sürtünme kuvveti, statik sürtünme katsayısı Μ (s) ile normal kuvvet F (n)'nin çarpımından küçük veya buna eşittir. Kanepe örneğinde, maksimum statik sürtünme kuvveti, kanepe hareket etmeye başlayana kadar onu iten kişinin kuvvetini dengeler.
Sürtünme katsayılarını ölçme
Sürtünme kuvvetini ne belirler? Doğada ve teknolojide, yüzeylerin yapıldığı malzemeler belirli bir rol oynamaktadır. Örneğin, spor ayakkabısı yerine çorap giyerek basketbol oynamaya çalıştığınızı hayal edin. Olabilirkazanma şansınızı önemli ölçüde kötüleştirir. Ayakkabı, yüzeyde koşarken hızlı bir şekilde fren yapmak ve yön değiştirmek için gereken gücü sağlamaya yardımcı olur. Ayakkabılarınızla basketbol sahası arasında, çoraplarınızla cilalı ahşap zemin arasındaki sürtünmeden daha fazla sürtünme vardır.
Çeşitli katsayılar, bir nesnenin diğerinin üzerinden ne kadar kolay kayabileceğini gösterir. Kesin ölçümleri yüzey koşullarına oldukça duyarlıdır ve deneysel olarak belirlenir. Islak yüzeyler kuru yüzeylerden çok farklı davranır.
Fizik: doğadaki ve teknolojideki sürtünme kuvveti
Sürekli sürtüşme yaşıyorsunuz ve bunun mümkün olduğuna sevinmelisiniz. Sabit nesneleri yerinde tutmaya yardımcı olan bu kuvvettir ve bir kişi yürürken düşmez. Sürtünme nedir? Doğada ve teknolojide her adımda örnekler bulunabilir. Farkında olmayabilirsiniz, ancak bu güce zaten çok aşinasınız. Hareketin tersi yönünde oluşur ve bu nedenle nesnelerin hareketini etkileyen bir kuvvettir.
Kutuyu zeminde hareket ettirdiğinizde, sürtünme kutunun tersi yönünde kutuya karşı çalışır. Bir dağdan aşağı yürürken sürtünme, aşağı doğru hareketinize karşı çalışır. Bir arabada frene bastığınızda ve bir süre hareket etmeye devam ettiğinizde, sürtünme kayma yönünüze karşı çalışır ve bu da sonunda kaymayı tamamen durdurmaya yardımcı olur.
İki nesne birbirine "sürttüğünde" kuvvetler ayarlanırNesnelerin molekülleri arasındaki çekim, sürtünmeye neden olur. Doğada ve teknolojide, maddenin hemen her fazı - katılar, sıvılar ve gazlar arasında meydana gelebilir. Sürtünme, kutu ve zemin gibi iki nesne arasında meydana gelir, ancak balık ve içinde yüzdükleri su ile havaya düşen nesneler arasında da oluşabilir. Havadan kaynaklanan sürtünmenin özel bir adı vardır: hava direnci.
Sürtünmenin doğa, teknoloji ve yaşamdaki rolü
Sürtünme, insan deneyiminin ayrılmaz bir parçasıdır. Yürümek, ayakta durmak, çalışmak ve binmek için çekişe ihtiyacımız var. Aynı zamanda, harekete karşı direncin üstesinden gelmek için enerjiye ihtiyacımız var, bu nedenle çok fazla sürtünme iş yapmak için fazla enerji gerektirir ve bu da verimsizliğe neden olur. 21. yüzyılda insanlık, fosil yakıtların yakılmasından kaynaklanan enerji kıtlığı ve küresel ısınma gibi ikiz zorluklarla karşı karşıya. Bu nedenle, sürtünmeyi kontrol etme yeteneği günümüz dünyasında en büyük öncelik haline geldi. Bununla birlikte, çoğu kişi hala sürtünmenin temel doğasını anlamaktan yoksundur.
Doğadaki sürtünme ve teknoloji (fizik) her zaman merak konusu olmuştur. Bu gücün kökenine ilişkin yoğun araştırmalar, Leonardo da Vinci'nin öncü çalışmasının ardından 16. yüzyılda başladı. Ancak, doğasını anlamadaki ilerleme, doğru ölçüm için bir aletin olmaması nedeniyle yavaş olmuştur. Bilim adamı Coulomb ve diğerleri tarafından gerçekleştirilen ustaca deneyler, anlayışın temellerini atmak için önemli bilgiler sağlamıştır. 1800'lerin sonlarında ve başlarında başlayan1900'lerde buharlı motorlar, lokomotifler ve ardından uçaklar ortaya çıktı. Ayrıca uzay araştırmaları, sürtünmeyi net bir şekilde anlamayı ve onu kontrol etme becerisini gerektirir.
Doğa teknolojisindeki sürtünmenin günlük yaşamda nasıl uygulanacağı ve kontrol edileceği konusunda deneme yanılma yoluyla önemli ilerleme kaydedildi. 21. yüzyılın başında, nano teknolojilerin kullanımı nedeniyle nano ölçekli sürtünmenin yeni bir boyutu ortaya çıktı. İnsanoğlunun atomik ve moleküler sürtünme konusundaki anlayışı hızla genişlemektedir. Bilim, karbon emisyonlarını az altmak için çaba gösterdiğinden, günümüzde enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji üretimine acilen dikkat edilmesi gerekiyor. Sürtünmeyi kontrol etme yeteneği, sürdürülebilir teknolojiler arayışında önemli bir adım haline geliyor. Bu, enerji verimliliğinin göstergesidir. Gereksiz enerji kayıplarını az altmak ve mevcut enerji verimliliğini artırmak mümkün ise, bu alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesine zaman kazandıracaktır.
Hayattaki sürtünme örnekleri
Sürtünme, dirençli bir kuvvettir. Bir miktar kuvvet uygulayarak başka bir cismin hareketini engeller. Ama bu güç nereden geliyor? İlk olarak, moleküler seviyeden düşünmeye başlamakta fayda var. Günlük hayatta gördüğümüz sürtünme, yüzey pürüzlülüğünden kaynaklanabilir. Bilim adamlarının uzun süre, ortaya çıkmasının ana nedeni olduğuna inandıkları şey buydu.
Doğadaki ve teknolojideki en basit sürtünme örnekleri şunlardır:
- Yürürken, sürtünme kuvvetitabanı etkiler, bize ilerleme fırsatı verir.
- Duvara dayalı merdiven yere düşmez.
- Ayakkabılarını bağlayan insanlar.
- Sürtünme kuvveti olmadan, arabalar sadece yokuş yukarı değil, aynı zamanda düz bir yolda da gidemezler.
- Doğada hayvanların ağaca tırmanmasına yardımcı olur.
Bunun gibi birçok nokta var, tam tersine bu kuvvetin müdahale edebileceği durumlar da var. Örneğin, sürtünmeyi az altmak için balıklara özel bir yağlayıcı verilir, bu sayede aerodinamik vücut şeklinin yanı sıra suda sorunsuz hareket edebilirler.
