Katı cisimler arasında fiziksel temasın varlığını içeren doğa ve teknolojideki herhangi bir harekete sürtünme eşlik eder. Bu yazımızda sürtünme kuvvetine örnekler vererek hangi durumlarda faydalı, hangi durumlarda istenmeyen olduğunu göstereceğiz.
Katılar arasındaki sürtünme türleri
Bu makalede, yalnızca birbirleriyle fiziksel teması olan katı cisimler arasında etki eden sürtünme kuvvetlerinin örneklerini ele alacağız.
Önemli sürtünme türlerinden biri statik sürtünmedir. Adına dayanarak, bir vücut diğerinin yüzeyine oturduğunda kendini gösterdiği varsayılabilir. Ağır bir cismi yerinden hareket ettirmek için, bu cismin temas yüzeyi ve üzerinde durduğu yüzey boyunca bir miktar dış kuvvet uygulanması gerektiğini herkes bilir. Bu kuvvet, statik sürtünme kuvveti tarafından karşılanır. Cisimlerin temas yüzeyleri arasında hareket eder. Dinlenme sürtünmesi, nasıl olursa olsun, temas eden yüzeylerde pürüzlülüğün varlığı nedeniyle ortaya çıkar.pürüzsüz değillerdi.
İkinci tip sürtünme, kayma sürtünmesidir. Ayrıca cisimlerin birbirine göre kayarak hareket etmeye başladığı zaman bahsedilen pürüzlülük nedeniyle ortaya çıkar. Kayma sürtünme kuvvetinin uygulama yönü ve noktası, statik sürtünme ile tamamen aynıdır. Bu kuvvetler arasındaki tek fark, kayma kuvvetinin her zaman dinlenme kuvvetinden daha az olmasıdır.
Teknolojide ilk ikisinden daha az rol oynamayan üçüncü tür sürtünme, yuvarlanma sürtünmesidir. Adından da anlaşılacağı gibi, bir vücut diğerinin yüzeyinde yuvarlandığında ortaya çıkar. Yuvarlanma sürtünmesinin nedeni, yuvarlanan gövdenin kinetik enerjisinin "dağılmasına" yol açan deformasyon histerezisinde yatmaktadır. Bir dizi pratik durumda, bu sürtünme kuvveti, düşünülen önceki sürtünme türlerinden 10-100 veya daha fazla kat daha azdır.
Her tür sürtünme kuvveti, ikincisinin söz konusu cisme etki ettiği destek tepki kuvvetiyle doğru orantılıdır.
Statik sürtünme kuvvetinin zararları ve faydaları: örnekler
Belirtilen tüm sürtünme türleri arasında belki de en "zararsız" olan statik sürtünmedir. Gerçek şu ki, pratikte neredeyse her zaman yararlı bir rol oynar. Tek olumsuz yanı, kayma sürtünmesinden daha büyük olmasıdır. İkinci gerçek, herhangi bir hareket başlangıcı için büyük bir çaba sarf etmenin gerekli olduğu anlamına gelir. Örneğin, karda kayak yapmaya başlamak için önce onları kelimenin tam anlamıyla kar yüzeyinden "yırmanız" gerekir.
Birçok örnek varstatik sürtünme kuvveti kullanımı. Bunları sıralayalım:
- Ahşap, plastik ve metalden oluşan iki katı gövdeyi sıkıca tutan çiviler ve vidalar, söz konusu kuvvetin etkisiyle işlevlerini yerine getirir.
- Bir kişinin yürümesi, yollarda araba kullanması, statik sürtünmenin kayma sürtünmesinden daha büyük olmasından kaynaklanmaktadır. Aksi halde hareket etmemiz zorlaşır, insanlar ve araçlar bir yerde kayardı.
- Eğimli yüzeylere dayanan tüm cisimler statik sürtünmenin etkisiyle oluşur. İkincisi olmasaydı, eğimli bir arabaya veya ufka hafif eğimli bir masadaki herhangi bir ev eşyasına el freni koymak imkansız olurdu.
Kayan sürtünme ve faydaları
İnsan yaşamında esas olarak olumlu bir rol oynayan statik sürtünmenin aksine, kayma sürtünmesi genellikle zararlı bir kuvvettir. Bununla birlikte, faydalı kayma sürtünme kuvvetine iki örnek verilebilir:
- Kayma sürtünmesi nesnelerin yüzeyinin ısınmasına yol açtığından (mekanik enerjiyi ısıya dönüştürmenin doğal ve en kolay yolu), bu etki cisimlerin sıcaklığını artırmak için kullanılabilir. Bu nedenle, eski zamanlarda atalarımız kayma sürtünmesini kullanarak ateş yakardı.
- Sürücü aracı durdurmak istediğinde fren pedalına basar. Bu durumda, fren diskleri jantın içinde kayar ve dönüşünü yavaşlatır.
Kayan sürtünmeye zarar verir
Kayma sürtünmesi eylemine örnek olarak, bir odada yeniden düzenlemek istediğimizde bir dolabın yerdeki hareketi, bir kayakçı ve bir patencinin kayması, bir arabanın tekerlekleri bloke edildiğinde kayması verilebilir. veya kaygan bir yolda sürerken, çeşitli makinelerin mekanizmalarının sürtünme parçaları arasında kayma.
Bütün bu durumlarda, kayma sürtünmesi zararlı bir rol oynar. Kayma sürtünmesinin zararına ilişkin bu örnekler, mekanik hareketi engellemesi ve belirli bir miktarda kinetik enerjiyi (kayaklar, patenler, makinelerin hareketli parçaları) "yemesi" gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca mekanik enerjinin termal enerjiye dönüştürülmesi, sürtünme parçalarının ısınmasına neden olur. Sıcaklıklarındaki bir artış, malzemelerin özelliklerini ihlal eden mikroskobik yapıda bir değişikliğe yol açar. Son olarak, listelenen kayma sürtünme kuvveti örnekleri, sürtünme yüzeylerinin aşınmasına, üzerlerinde istenmeyen olukların oluşmasına ve incelmeye neden olur.
Yuvarlanma sürtünmesi ve zararı ve faydası
Kökte yuvarlanan sürtünme kuvvetinin kullanışlılığı sorusunu ele alırsak, hiç var olmadığı ortaya çıkar. Gerçekten de, yuvarlanma sürtünmesi her zaman mekanik dönüşü engeller, çalışan parçaların aşınmasına ve istenmeyen ısınmalarına yol açar. Bununla birlikte, yuvarlanma fenomeni mühendislikte (yataklar, araç tekerlekleri) yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu, yuvarlanan sürtünme kuvvetinin, ölçeğini büyüklük sıralarına göre az altan benzer kayma kuvvetinden çok daha az olması gerçeğiyle açıklanır.zararlı etki.
Sürtünme kuvvetlerinde artış ve azalma
Yukarıdaki örneklerde gördüğümüz gibi, statik ve kayan sürtünme kuvvetleri bazen faydalı bazen de zararlıdır. Bu bağlamda, insanlık uzun zamandır hem karşılık gelen kuvveti artırma yönünde hem de azalma yönünde sürtünme ölçeğini değiştirmek için yöntemler kullanıyor.
Sürtünme kuvvetinin nasıl artırılacağına dair harika örnekler, yollarda buzun üzerine kum ve tuz serpilmesidir. Bu eylemlerin bir sonucu olarak, buz yüzeyinin pürüzlülüğünde bir artış ve bunun sonucunda statik ve kayma sürtünme kuvvetlerinde bir artış olur.
Söz konusu kuvvetleri arttırmanın bir başka yolu da özel yüzeyler kullanmaktır. Çarpıcı bir örnek, derin bir diş ve metal çivilerin varlığı ile karakterize edilen bir otomobilin kış lastiğinin yüzeyidir.
Kayak sırasında ve ayrıca çeşitli mekanizmaların yataklarının dönüşü sırasında sürtünme olumsuz bir rol oynar. Bunu az altmak için, genellikle yağ bazlı (mum, litol) özel yağlayıcılar kullanılır.
