SÜRTÜNME KUVVETİ

Yaşadığımız her gün belki de farkında olmadığımız kuvvetlerle karşılaşıyoruz. Bu kuvvetlerin birçoğu fizik biliminin açıklamış olduğu kuvvetlerdir. Bu fiziksel kuvvetler günlük hayatta bize öylesine sıradan gelen birçok olayların gerçekleşmesini sağlamaktadır. Fiziksel kuvvetlerden biri de sürtünme kuvvetidir.

Sürtünme kuvveti, gündelik hayatta farkında olmasak da her anımızda bizimledir. Sürtünme kuvveti fazlasıyla işimize yaramaktadır. Yolda rahatça yürüyebiliyorsak, kalemle yazı yazabiliyorsak veya hareket esnasında frene basıldığında araba bir süre sonra duruyorsa bu olayların hepsi sürtünme kuvvetine bağlıdır.

Sürtünme Kuvveti

---

Sürtünme olayını tanımlamak gerekirse; katı, sıvı ya da gaz fazında olan iki madde yüzeyinin birbirlerine karşı hareket etmelerini engellemeye çalışan karşılıklı bir dirençtir diyebiliriz. Sürtünme kuvvetini de kabaca bir direnç kuvveti olarak tanımlayabiliriz. Bu direnç birbiriyle temas halinde olan iki cismin elektromanyetik etkileşiminden meydana gelir ve sonucunda cisimler birbirlerinin hareketini engellemeye çalışır. Sürtünme kuvveti hareket halinde olan bir cismin hareketinin tersi yönündedir.

Cisimler hareket etsin ya da etmesin sürekli bir sürtünme kuvvetine maruz kalırlar. Temas eden cisimler arasındaki sürtünmeyi anlatabilmek için; cisim hareket ediyorsa kinetik, cisim sabit bir şekilde duruyorsa statik sürtünme terimleri kullanılır.

Kinetik Sürtünme Kuvveti

---

Kinetik kelimesi bir cismin ya da sistemin hareketli olduğunu ifade etmek için kullanılır. İsminden de anlaşılacağı gibi hareket halindeki cisimlerin hareket ettiği zemin üzerinde etkisinde oldukları sürtünme kuvvetidir. Cisimler hareket halindeyken bile üzerlerindeki sürtünme kuvvetinin etkisi ortadan kalkmaz. Siz bir cisimi hareket ettirmeye çalıştığınızda, cismin üzerinde olduğu zemin sizin hareket ettirmeye çalıştığınız cisme tersi yönde muhakkak bir kuvvet uygulayacaktır. Bu kuvvet sizin cismi hareket ettirmenizi zorlaştıracak ve gerekirse hareketi sonlandıracaktır ve cisim durduktan sonra statik sürtünme kuvveti devreye girer.

Statik Sürtünme Kuvveti

---

Statik kelimesi ise bir cismin ya da sistemin durgunluğunu ifade eder. Statik sürtünme birbirine karşı hareketli olmayan yüzeyleri ifade etmek için kullanılır. Statik sürtünme kuvveti bir cismin herhangi bir zemin üzerinde sabit bir şekilde durmasını sağlar. Eğer bir cisim duruyorsa cisimle zemin arasında statik sürtünme kuvveti aktiftir.

Sürtünme kuvveti, cisimler hareket halindeyken cisimlerin bir miktar enerji kaybetmelerine yol açar. Bir cisim havada, karada ya da suda hareket ediyor olsun, cismin temas ettiği yüzey cisme karşı bir direnç kuvveti uygulayacaktır ve cisim bu kuvvet karşısında bir miktar enerji kaybedecektir. Kaybedilen bu enerji yok olmaz, hepimizin de bildiği gibi bir enerji vardan yok olmaz ancak farklı şekillere dönüşebilir. Durum böyle olunca cismin kaybettiği enerji ısı enerjisi olarak ortama yayılır.

---

Sürtünme kuvveti ile ilgili yasalar ilk olarak 15. yüzyılda Leonardo da Vinci tarafından keşfedildiği düşünülmektedir. Ancak da Vinci keşfettiği bu bilgileri sadece not defterine kaydetmekle yetinmiş fakat hiçbir zaman yayınlamamıştır. Da Vinci'nin notları 200 yıl sonra keşfedilir ve yeni bilgiler ve görüşlerle yasalar oluşturulur. Yasalara göre;

• Sürtünme kuvveti uygulanan yükle doğru orantılı olarak değişir.

• Sürtünme kuvveti görülen temas yüzeyinden bağımsızdır.

• Kinetik sürtünme kuvveti cisimlerin kayma hızlarınından bağımsızdır.

Sürtünme Katsayısı

---

Cisimler ister durağan halde olsun ister hareketli, cisimler yatay düzlem üzerindeyken zemin cisimlere bir direnç uygular. Bu direncin elektromanyetik kuvvetten ileri geldiğinden bahsetmiştik ama her zeminin uygulayacağı kuvvet birbirinden farklıdır. Farklı zeminlerin oluşturduğu farklı oranlardaki direnç zeminin sürtünme kat sayısından kaynaklanır. Her zeminin sahip olacağı sürtünme katsayısı farklıdır ve cisimlerin aynı kuvvet etkisinde farklı zeminlerde birim zamanlarda sahip oldukları ivmeler de farklıdır.

Çoğu zemin için sürtünme katsayısının değeri 0.3 ile 0.6 arasında değişebilmektedir. Zeminlerin aşırı pürüzlü olması veya zeminin kimyasında kullanılan bazı malzeme kombinasyonları bu katsayıyı 1'e kadar çıkabilmektedir. Her zeminde ve her ortamda sürtünme vardır ve bu sürtünme katsayısı hayati önem taşır, bir birey normal bir zeminde rahatça yürüyebiliyorken sürtünme katsayısının daha düşük olduğu buzlu bir zeminde yürümeye çalışması tüm işleri zorlaştıracaktır.

Sürtünme katsayısını etkileyen bazı değerler vardır. Zeminin yapısında kullanılan malzemenin türü, zeminin pürüz seviyesi, ortam sıcaklığı cisimlerin birbirlerine göre hareket hızları da sürtünme katsayısını değiştirebilmektedir. Örnek olarak ahşap bir zeminde hareket eden ahşap bir bilyeye etki eden sürtünme katsayısı ahşap bilye yavaşken daha büyük olup ahşap bilye hızlandıkça bu sürtünme katsayısı daha küçük değerlere tekabül eder. Bir diğer örnekte ise cismin hareket ettiği zeminin sıcaklığı arttıkça zemin genleşecek ve cisimlerin hareketinde değişiklikler olacaktır.

---

Sürtünme uzayda dahi vardır. Aslında biz uzayı boşluk diye nitelendirsek de sandığımız kadar boş değildir, uzayda da serbest atomlar vardır ve bu atomlar ne kadar seyrek olsalar da bir miktar sürtünme oluşturmaktadırlar. Uzayda maddeler arası sürtünmeye örnek olarak uzaydaki toz bulutlarının ısılarının artması örnek verilebilir. Toz bulutlarının ısılarının artması sahip oldukları atomların birbirleriyle sürtünmesinden kaynaklanır.

Görsel kaynak;

---

kaynak1

kaynak2

kaynak3

kaynak4

kaynak5