İnsan hayatındaki sürtünme olgusu hem olumlu hem de olumsuz bir rol oynar. Bir yandan varlığı olmadan hareket imkansız olurdu, diğer yandan sürtünme nedeniyle büyük enerji ve çalışma malzemeleri kayıpları meydana gelir. Makalede, fizik açısından sürtünmenin ne olduğunu ve sürtünme katsayısının nasıl bulunacağını ele alacağız.
Sürtünme olgusu
Sürtünme, farklı cisimler arasındaki temas bölgesinde meydana gelen ve karşılıklı hareketlerinden herhangi birine karşı koyan bir temas olgusudur.
Katıların hareket mekaniğinde üç tür sürtünme ayırt edilir:
- dinlenirken hareket etme;
- Yüzeyleri birbiri üzerinde kaydırırken hareket etme;
- yuvarlanan cisimlerin neden olduğu.
Dinlenme sürtünmesi, bir cisim üzerindeki bir yüzeye onu hareket ettirmek için harici bir teğetsel kuvvet uyguladığımızda meydana gelir. Kayma sürtünmesinin çarpıcı bir örneği, kayakların kar üzerinde kaymasıdır. Son olarak, yuvarlanma sırasında sürtünmearacın tekerleği yolda yuvarlandığında kendini gösterir.
Sürtünme kuvvetini belirleme formülü
Fizikte, listelenen sürtünme türleri, etki eden kuvvetleri hesaplarken aynı formülle tanımlanır. Bu formül şuna benzer:
Ft=µN.
Sürtünme kuvveti Ft, sürtünme katsayısı µ ve destek reaksiyonu N'nin çarpımına eşittir. Karşılık gelen sürtünme türü düşünüldüğünde, yalnızca µ katsayısının değeri boyutsuz bir nicelik olan, değişir.
Statik ve kayan sürtünme kuvvetleri söz konusu olduğunda, µ değeri bir birimin yaklaşık onda biri kadardır. µ, temas eden malzemelere, yüzey pürüzlülüğüne bağlıdır ve temas alanına veya kayma hızına bağlı değildir.
Yuvarlanma sürtünmesi için, µ katsayısı (genellikle CR ile gösterilir) yuvarlanan gövdenin esneklik özelliklerine, sertliğine, yuvarlanma yarıçapına ve diğer bazı faktörlere bağlıdır. faktörler. Çoğu malzeme için bu yuvarlanma faktörü yüzdeler ve binde birlik birlik içindedir.
µ değerini etkileyen birçok faktör olduğundan, hesaplanması için kesin bir matematiksel formül yoktur. Sürtünme katsayısı nasıl bulunur sorusuna cevap olarak deneysel olarak ölçüldüğü söylenmelidir.
µ katsayısının belirlenmesi
Bu paragrafta, kayma ve hareketsiz sürtünme örneğini kullanarak µ değerinin pratik olarak belirlenmesinin iki yolunu ele alacağız.
Sürtünme katsayısı nasıl bulunur sorusunun ilk cevabı,bir dinamometrenin bağlı olduğu yatay bir düzlem üzerine bir çubuk yerleştirmekten ibarettir. Çubuk ve düzlem, örneğin cam ve ahşap gibi incelenen bir çift malzemeden yapılmıştır. Çubuğu eşit şekilde hareket ettirerek, dinamometreyi tutarak Ft kayma kuvvetini belirleyebilirsiniz. Çubuğun kütlesi m bilindiğinde, µ katsayısı şu şekilde hesaplanır:
µ=Ft / (mg).
İkinci yöntem, statik sürtünme için µ belirlemek için uygundur. Bunu yapmak için yatay bir düzlemde bir çubuk yerleştirmeniz gerekir. Ardından, uçağın bir ucu, ufka belirli bir açıyla eğilerek yavaşça kaldırılmalıdır. Belirli bir açıda θ, çubuk yüzeyden kaymaya başlayacaktır. Bu açıyı ölçerek, sürtünme katsayısı µ şu denklemden belirlenebilir:
µ=tg(θ).
Yuvarlanma sürtünmesi için µ ölçümü, eğimli sarkaç adı verilen daha karmaşık bir kurulumun kullanılmasını içerir. Bu durumda µ hesaplaması, hareket dinamiği denklemleri incelenerek yapılır.
