Okul yıllarında bile, yedinci veya sekizinci sınıfta, her insan yeni bir dinamik fizik kavramıyla tanışır - sürtünme. Bununla birlikte, çoğu, olgunlaştıktan sonra, sürtünmenin ne olduğunu ve bu kuvvetin nasıl çalıştığını unutur. Bu konuyu anlamaya çalışalım.
Kavramın tanımı
Sürtünme şu anlama gelen bir olgudur: iki cisim birbiriyle temas ettiğinde, temas ettikleri yerde cisimlerin birbirlerine göre hareket etmeye devam etmelerini engelleyen özel bir etkileşim oluşur. Bu cisimlerin etkileşiminin değerini hesaplamanın mümkün olduğu açıktır. Sürtünme kuvveti bu etkileşimi nicel olarak karakterize eder. Sert cisimler arasında sürtünme meydana gelirse (örneğin, bir kitabın kitaplık ile veya bir elmanın bir masa ile etkileşimi), bu etkileşime kuru sürtünme denir.
Sürtünmenin elektromanyetik doğası olan bir kuvvet olduğu anlaşılmalıdır. Bu, bu kuvvetin nedeninin şu veya bu cismi oluşturan parçacıklar arasındaki etkileşim olduğu anlamına gelir.
Sürtünme nedir?
Dünyamızda bulunan öğelerin çeşitliliği nedeniyle,her birinin kendi yapısına sahip olduğunu ve bireysel özelliklere sahip olduğunu belirleyin. Bu, farklı öğeler arasındaki etkileşimin farklı olacağı anlamına gelir. Fizikteki birçok problemin özünün ve yetkin çözümünün doğru bir şekilde anlaşılması için, üç tür sürtünmeyi koşullu olarak ayırmak gelenekseldir. O halde her birini ayrı ayrı analiz edelim:
- İlk sürtünme, iki cismin göreli hareketi olmadığında meydana gelen statik sürtünmedir. Onun örneklerini her yerde görebiliriz çünkü bu sürtünmenin yarattığı kuvvet cisimleri dengede tutar. Örneğin, hareketli bir taşıma bandı üzerindeki mallar, duvara çakılan bir çivi veya yerde duran bir kişi.
- Kayma sürtünmesi koşullu olarak ikinci sürtünmedir. Kaymanın değeri şu şekilde tanımlanır: Dengedeki bir cisme statik sürtünme kuvvetinden daha büyük bir kuvvet uygulandığında, kayma sürtünme kuvveti harekete geçmeye başlar ve cisim hareket eder.
- Ve son olarak, biri diğerinin yüzeyi üzerinde yuvarlanan iki cismin etkileşimini açıklayan yuvarlanma sürtünmesi. Yuvarlanma ve kayma sürtünmesindeki fark, herhangi bir hareketle, vücut alanlarının temas yüzeyinin uzunluğu boyunca yer değiştirmesi ve kırık moleküller arası bağlar yerine yenilerinin oluşmasıyla açıklanır. Ve tekerleğin kaymadan yuvarlandığı durumda, moleküler bağlar, tekerlek bölümleri kaldırıldığında kaymaya göre çok daha hızlı kırılır. Yuvarlanma sürtünme kuvvetinin kayma kuvvetinden daha az olduğu ortaya çıktı.
Sürtünme nerede ve nasıl kullanılabilir?
Sürtünmeonsuz temel şeyleri yapamayacağımız yeri doldurulamaz bir fenomen: yürümek, oturmak veya nesneleri elimizde tutmak. Bu nedenle, sürtünmenin önemini küçümsemeyin. Fransız fizikçi Guillaume'nin dediği gibi: "Sürtünme olmasaydı, Dünyamız tek bir pürüzsüz olurdu, sıvı damlası gibi olurdu."
Sürtünmeyi en doğru şekilde karakterize eden belki de en iyi örnek bir tekerleğin çalışmasıdır. Antik çağda bile, yuvarlanma sürtünme kuvvetlerinin kayma sürtünme kuvvetlerinden çok daha az olduğu fark edildi. İnsanların ağır ve hacimli yükleri taşımak için kütükler veya silindirler koymasına neden olan, yuvarlanma sürtünmesinin yadsınamaz faydalarıydı. Zamanla, insanlar yuvarlanma sürtünmesinin şaşırtıcı özellikleri hakkındaki bilgilerini geliştirdiler, nesnelerin sürtünme kuvvetlerinin etkisi altında hareketini gözlemlediler ve sonunda tekerleği icat ettiler! Modern dünyada, bu yeri doldurulamaz parçalar olmadan bir hayat hayal etmek imkansızdır, çünkü tekerlekler herhangi bir ulaşım aracının ikinci "motoru"dur!
Sürtünme kuvvetinin değeri nasıl hesaplanır?
Diğer kuvvetler gibi, sürtünme kuvvetinin de tamsayı değerleri vardır. Hareket veya diğer işler için ne kadar kuvvet gerektiğini doğru bir şekilde belirlemek için statik sürtünme kuvvetini hesaplamak gerekir. Mühendisler genellikle bunu, örneğin fabrikalar kurarken veya yeni cihazlar icat ederken yaparlar. Bununla birlikte, sıradan okul çocukları bile, sürtünme kuvvetini hesaplamanın gerekli olduğu belirli görevlerle karşı karşıyadır. Yani saymak içindeğer için basit bir formül kullanmanız yeterlidir: Ffriction=KN, burada k sürtünme katsayısıdır. Tüm katsayıların değeri her zaman vücudun hareket ettiği veya etkileşime girdiği nesnenin yüzeyine bağlıdır. Formülümüzdeki "N", desteğin vücut üzerindeki tepki kuvveti anlamına gelir. Öncelikle desteğin yüzeyi ile temas halinde olan vücudun kütlesine bağlıdır.
Problemdeki kuvvetin değerini hesaplayın
M=3 kg kütleli bir cismin yatay bir tahta üzerinde olduğunu varsayalım. Tahta ile gövde arasındaki sürtünme katsayısı 0,3'tür Sürtünme kuvvetinin değeri nasıl bulunur? Çok basit, tek yapmanız gereken değerlerimizi formüle sokmak. Sadece bu durumda N'nin vücudun ağırlığına eşit olduğunu hesaba katmanız gerekir (Newton'un 3. yasasına göre). Yani istenen kuvvet (mg)k=(3 kg10 m/s2)0, 3=9 H'dir.
