Sürtünme kuvvetinin özellikleri, yüzey pürüzlülüğünün etkisi, faydalı ve zararlı sürtünme, su ve hava direnci.
Sürtünme kuvveti nedir?
Yerde kaydırdığımız bir kitap bir süre sonra durur. Onu durduran, kitap ile masa yüzeyi arasındaki sürtünme kuvvetidir.
- Sürtünme kuvveti, birbirine temas eden yüzeyler arasında oluşur.
- Hareket yönüne zıt yönde etki eder; hareketi zorlaştırır ya da durdurur.
- Sürtünme sırasında yüzeyler ısınır: Ellerini birbirine sürttüğünde ısınması bundandır.
Yüzeyin pürüzlülüğü
Sürtünme kuvveti yüzeylerin pürüzlülüğüne bağlıdır:
- Pürüzlü yüzeylerde (halı, kum, zımpara) sürtünme fazladır.
- Az pürüzlü yüzeylerde (cam, buz, cilalı parke) sürtünme azdır.
Deney: Aynı oyuncak arabayı aynı eğik düzlemden bırakıp halı, tahta ve cam üzerinde aldığı yolu ölçelim. Araba en uzun yolu camda, en kısa yolu halıda alır.
Faydalı ve zararlı sürtünme
| Faydalı sürtünme | Zararlı sürtünme |
|---|---|
| Yürürken kaymamamız | Makine parçalarının aşınması |
| Arabanın fren yapabilmesi | Ayakkabı tabanının aşınması |
| Kibritin yanması | Bisiklet zincirinin zor dönmesi |
| Kalemle yazı yazabilmek | Enerji kaybı (ısınma) |
Sürtünmeyi azaltmak için: Yağlama, tekerlek ve rulman kullanma, yüzeyi cilalama.
Sürtünmeyi artırmak için: Kışın lastiklere zincir takma, yollara kum serpme, tırtıklı ayakkabı tabanı.
Su ve hava direnci
Sürtünme yalnızca katı yüzeyler arasında olmaz. Su ve hava içinde hareket eden cisimlere de hareketi zorlaştıran kuvvetler etki eder:
- Su direnci: Yüzücüler, gemiler ve balıklar suyun direnciyle karşılaşır.
- Hava direnci: Bisikletliler, arabalar ve paraşütler havanın direnciyle karşılaşır.
Direnci azaltan şekiller: Balıkların, kuşların, hızlı trenlerin ve yarış arabalarının sivri (aerodinamik) şekilleri direnci azaltır.
Direnci artırmak istediğimizde: Paraşüt geniş yüzeyiyle hava direncini artırarak yavaş inmeyi sağlar.
Kavramlar
- Sürtünme kuvveti
- Temas eden yüzeyler arasında harekete zıt yönde oluşan kuvvet.
- Pürüzlü yüzey
- Üzerinde girinti-çıkıntı fazla olan yüzey.
- Hava direnci
- Havanın içinde hareket eden cisimlere uyguladığı karşı kuvvet.
- Aerodinamik
- Hava direncini azaltan sivri ve akıcı şekil.
- Sürtünme, temas eden yüzeyler arasında oluşur
- Harekete zıt yönde etki eder
- Pürüzlü yüzeyde sürtünme fazla
- Sürtünme ısı açığa çıkarır
- Faydalı: yürüme, fren · zararlı: aşınma
- Sivri şekiller su ve hava direncini azaltır
Örnek soru ve çözümü
Kışın buzlu yollara neden kum ya da tuz serpilir?
Kum yüzeyi pürüzlü hâle getirerek sürtünmeyi artırır; araçların kaymasını önler.
Çözümlü örnekler
1. Kapı menteşesinin gıcırdamasını azaltmak için ne yapılır? Kolay
ÇözümYağlanır; yağ sürtünmeyi azaltır.
2. Bir oyuncak araba aynı yükseklikten bırakıldığında hangi zeminde en uzun yolu alır: halı, kum, cam? Orta
ÇözümCam; en az pürüzlü yüzey olduğu için sürtünme en azdır.
3. Bir paraşütçü paraşütünü açtığında neden yavaşlar? Hangi kuvvet artmıştır? Zor
ÇözümParaşütün geniş yüzeyi hava direncini büyük ölçüde artırır; bu kuvvet düşüşe zıt yönde etki ederek hızı azaltır.
Sık yapılan hatalar
- Sürtünmenin her zaman zararlı olduğunu sanmak.
- Sürtünmenin hareketle aynı yönde olduğunu düşünmek.
- Hava direncinin olmadığını sanmak.
Biliyor muydun?
Sürtünme olmasaydı ayakkabıların bağcıkları çözülür, çiviler duvarda durmaz, yürüyemez ve yazı yazamazdık!