Sürtünme kuvveti

Sürtünme kuvveti, temas halinde olan iki cismin veya yüzeyin birbiri üzerinden kaymasını engelleyen kuvvete verilen isimdir. Cismi harekete geçirebilir ya da cismin hareketine karşı koyabilir. Sanılanın aksine sürtünme kuvveti her zaman cismin hareketine ters yönde değildir. Bu kuvvetin ortaya çıkması için hareket gerekmez ancak hareketin olduğu durumlardaki (kinetik) sürtünme kuvveti, hareketin olmadığı durumdan (statik) farklıdır.

"Mi" harfi sürtünme katsayısının sembolüdür.

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 sürtünen 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:

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

• • 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:

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

• • 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	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.

Ayrıca bakınız

• Atwood düzeneği
• Sürtünme ile elektriklenme
• Newton'un hareket yasaları