Sürtünme kuvveti

Sürtünme kuvveti, temas halinde olan iki nesnenin arasında oluşan ve harekete karşı koyan kuvvete verilen isimdir. Bu kuvvetin ortaya çıkması için hareket gerekmez ancak hareketin olduğu durumlardaki (kinetik) sürtünme kuvveti, hareketin olmadığı durumdan (statik) farklıdır.

Sürtünme kuvveti harekete zıt yöndedir."Mi" harfi sürtünme katsayısının sembolüdür.

Bir masayı yatay olarak hareket ettirmeye çalıştığımızı düşünelim. Önce biraz zorlanırız sonra masa hareket etmeye başladığında kolay bir şekilde onu sürükleyebiliriz. Bu hareketliyken sürtünme kuvvetinin durgunken olduğu şekle göre daha az olduğunu gösterir ayrıca bu sonuçtan sürtünmeyi kinetik sürtünme kuvveti ve statik sürtünme kuvveti olmak üzere ikiye ayırmak gerektiği anlaşılır.

Özellikleri

• Yapılan deneyler göstermiştir ki sürtünme kuvveti 2 şeye bağlıdır:

1. İki yüzey arasındaki etki-tepki kuvveti: Bu, bir yüzeyin diğerine uyguladığı dik kuvvettir.
2. Sürtünen yüzeylerin cinsi: Her yüzeyin sürtünmesi farklıdır. Bu yüzden sürtünme kuvvetinin hesaplanabilmesi için sürtünmeyen yüzeylerin özgün bir özelliği olan sürtünme katsayısının bilinmesi gerekir.

• Birbiriyle temas halinde olan iki yüzey arasındaki statik sürtünme kuvveti uygulanan kuvvetle zıt yönlüdür ve aşağıda verilen değere sahip olabilir:

${\displaystyle F_{s}\leq \mu _{s}n}$

• • Burada μ_s ile gösterilen katsayı statik sürtünme katsayısı, n de tepki kuvvetidir. Cisim tam kayma sınırındaysa sürtünme kuvveti maksimum değerini alır ve denklemin eşitlik hali geçerli olur.
• Hareket eden bir cisme etki eden kinetik sürtünme kuvveti, cismin hareketine zıt yöndedir ve aşağıda verilen değerdedir:

${\displaystyle F_{k}=\mu _{k}n}$

• • Burada μ_k kinetik sürtünme katsayısıdır.
• Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeylerin büyüklüğüne bağlı değildir.

Sürtünme katsayısı

Sürtünme katsayısı boyutsuz ve skaler bir değerdir. İki cisim arasındaki sürtünme kuvvetinin iki cisim birbirine bastıran kuvvete oranı olarak da belirtilebilir. Sürtünme katsayısı kullanılan materyale göre değişir. (Buz ve çelik arasındaki düşük sürtünme ya da lastik ile asfalt arasındaki yüksek sürtünme gibi) Sürtünme katsayısı genellikle 1 ile 0 arasında olur, fakat bazı durumlarda katsayı 1.7 ye kadar çıkabilir. Teflon'un sürtünme katsayısı gibi 0.04 gibi çok düşük olabilir. Eğer sürtünme katsayısı 0 ise obje yüzeye temas etmiyor demektir, yani tepki kuvveti yoktur.Yüzey yapışkan ise sürtünme katsayısı genellikle doğru ölçülemez.

Maddeler	μs [1]	μk
Çelik üzerinde çelik	0,74	0,57
Çelik üzerinde alüminyum	0,61	0,47
Çelik üzerinde bakır	0,53	0,36
Beton üzerinde lastik	1	0,8
Tahta üzerinde tahta:	0,25-0,5	0,2
Cam üzerinde cam	0,94:	0,4
Islak kar üzerinde cilalı tahta	0,14:	0,1
Metal üzerinde metal (yağlanmış)	0,15	0,06
Buz üzerinde buz	0,1	0,03
Teflon üzerinde teflon	0,04	0,04
İnsanda eklem bağlantıları	0, 003	0,003

Etkileri

Sürtünme kuvveti, cisimlerin yüzeyde tutunmasına yardım eden bir etkendir. Eğer sürtünme kuvveti var olmasaydı birçok yaşamsal faaliyet mümkün olmazdı. Yolda yürüyemez, bir yerde oturamaz, yemek yiyemez, yazı yazamaz, araç kullanamazdık. Örneklerde de görüldüğü gibi her türlü hayati olayın gerçekleşmesinde sürtünme kuvvetinin etkisi vardır. Araba örneğini biraz açacak olursak, yolda hareketine başlayan bir aracın durması sürtünme kuvvetinin etkisi ile oluşmaktadır. Bu kuvvet olmasaydı frenler tutmayacağı için araba sürekli hareket ederdi.

Buzun sürtünme kuvvetinin toprak veya asfalta göre daha düşük olduğu bilinmektedir. Kışın buzlu yollarda araçlar daha fazla kaymakta ve frenlerin etkisi daha az olmaktadır. Bu nedenle kışın meydana gelen kazalar, diğer zamanlara göre daha fazla olmaktadır. Bu nedenle kışın buzun erimesi için tuz kullanılması (suyun donma sıcaklığını düşürür) veya toprak atılması bu sürtünme kuvvetini artırmak içindir.

Makineler çalışırken, içerisindeki parçalar birbirine sürtünürler. Sürtünen bu parçalar zamanla aşınarak kullanılmaz hale gelirler. Makinelerin yıpranmasını engellemek için sürtünme kuvvetini düşürücü önlemler almak gerekir. Yani sürtünme kuvvetinin çok büyük yararları olmakla beraber bazı zorlukları da vardır.

Sürtünme kuvvetini artırmak ve azaltmanın yolları

Sürtünme kuvvetini artırma yollarından bazıları şunlardır:

• Kışın araba lastiğine zincir takılması
• Sporcuların ayakkabılarının altına dişler yaptırılması
• Dik yollarda ulaşımı kolaylaştırmak için önlem alınması.

Sürtünme kuvvetini azaltma yollarından bazıları şunlardır:

• İş makinelerinin tekerlerinde dişlerin büyük olması
• Büyük cisimlerin altına tekerlek konması
• Makinelerin ve kapı menteşelerinin yağlanması

Ayrıca bakınız

• Atwood düzeneği

Dipnotlar

1. Serway, Raymond A. (Nisan 2007) [2000]. Çolakoğlu, Kemal (Ed.). Fen ve Mühendislik İçin Fizik (5. baskı bas.). Palme Yayınevi. ss. 133.sayfa.