Genel Bilgiler

 

Enerji ve Sürtünme Kuvveti 

Sıranızın üzerine bir madeni para koyunuz ve ona parmağınızla bir itme kuvveti uygulayınız. Para, uyguladığınız itme kuvvetine bağlı olarak belli bir mesafe boyunca hareket edecek ve bir süre sonra yavaşlayarak duracaktır. Sizce, parayı hangi kuvvet durdurmuştur? Parayı aynı kuvvetle buz üzerinde itseydiniz para yine aynı noktada mı dururdu?

  

Hareket eden bir cisim kuvvetler etkisiyle yavaşlar ya da durabilir. Cisimlerin hareketini azaltan bu kuvvetlerden biri, cisimleri her zaman Dünya’ nın merkezine çeken yer çekimi, diğeri de sürtünme kuvvetidir. 

Sürtünme kuvveti birbirine temas eden iki maddenin harekete karşı gösterdiği dirençten oluşan kuvvettir.

 

  

 

   

Bundan 200 bi yıl önce insanoğlu doğayı anlamakla kalmamış onu kontrol etmeye başlamıştır. Tahtaları ve çakmak taşlarını birbirine sürterek ateş yakmışlardı.

                                                  

Buzun kayganlığından yararlanarak kızaklarla seyahat etmişlerdi. Günümüzden 4000 yıl kadar önce ise

cisimleri yağlamayı akıl ederek sürtünmeyi azaltmaya çalışmışlardır.






Pürüzlü, kaygan veya cilalı yüzeylerde aynı cismin hareketi farklı farklı olmaktadır.

 

 

Cismin hareket ettiği yüzeyin pürüzlü olması, cismin harekete geçmesini zorlaştırır.

Resimde oyuncak araba, tahta cismi farklı farklı yüzeylerden değişik kuvvet uygulayarak çekmektedir. Değişik kuvvet uygulamasının sebebi tahtanın sürtündüğü yüzeylerin farklı sürtünme kuvvetlerine sahip olmalarıdır.

 

Cam üzerinde bir cisim daha kolay hareket ederken tahta üzerinde hareket etmesi daha zordur. Cismin temas ettiği yüzeyin pürüzlüğü arttıkça, cismin harekete geçmesi için gerekli olan kuvvet artar.

  

 

Peki, sürtünme kuvveti, hareketi her zaman engeller mi?

 

Dağcılar tırmanışlarını sürtünme kuvveti sayesinde gerçekleştirirler.

Yazı yazmak sürtünme kuvveti sayesinde gerçekleşir

Su cisimlerin hareketini zorlaştırıcı bir direnç (sürtünme) kuvvetine sahiptir. Bu etkiyi azaltmak için gemilerin ön kısımları “v” şeklinde tasarlanır ve bu sayede suyun direnci azaltılır. Bu tasarımlarda zaman zaman doğadaki bazı canlılardan esinlenilir. Örneğin kuşların gagalarının sivri olmasından ve “v” düzeninde uçmalarından esinlenerek uçakların burnu sivri biçimde yapılır.

 

 

Metrelerce yükseklikten atlayan paraşütçüler için hava direnci (sürtünme) önem taşır. Çünkü paraşütçünün sahip olduğu potansiyel enerji doğrudan kinetik enerjiye dönüşürse çok yüksek bir hızla yere ulaşacaktır. Bunun için paraşüt yardımıyla sürtünme arttırılır. Böylece paraşütçünün potansiyel enerjisinin bir kısmı  ısıya dönüşür ve paraşütçü sabit bir süratle yere iner.

 

 Cismin hızı arttıkça havanın ve suyun uyguladığı direnç kuvveti artar.

 

 

 

Sürücüler bisiklet yarışlarında hava direncini azaltmak ve verimliliği arttırmak için özel tasarlanmış bisiklet ve kask kullanırlar . Yarış esnasında duruşlarını da buna göre ayarlarlar.

 

 

Günlük hayatımızdaki birçok hareketin sürtünme kuvveti sayesinde gerçekleştiğini fark ettiniz mi?

 

Hayatımızın her alanında karşımıza çıkan “sürtünme”, işlerimizi kimi zaman kolaylaştırır, kimi zaman da zorlaştırır.

 

Sürtünme Nelere Bağlıdır

1. Sürtünen yüzeyin cinsine ( Pürüzlü yüzeyde sürtünme fazla olur).

Toprak zemin pürüzlüdür ve işçinin daha çok güç harcayıp yorulmasına neden olur. Karla kaplı zemin ise işçiye daha kolaylık sağlar ve karlı buzlu zeminde işçi tuğlaların yerini kolaylıkla hareket ettirebilir.
 

2. Cismin ağırlığına (Ağırlık arttıkça sürtünmede artar).

 

Belli bir yükseklikten bırakılan top, yere çarptıktan sonra her defasında aynı yüksekliğe çıkmaz. Çünkü top her düşüş ve sıçrayışta hem yer hem de hava ile sürtünmektedir. Bir başka deyişle yerin sürtünme kuvveti, havanın da direnci topun hızını kesmektedir. Top, hareketi süresince ısınır. Bu esnada topun her defasında aynı yüksekliğe çıkamamasının sebebi enerjinin azalması değil, enerji dönüşümüdür. Sürtünme ile cismin kinetik enerjisi ısı enerjisine dönüşür.

          

Birbirine sürtünen bütün cisimler enerji kaybeder. Yani enerjilerinin bir kısmını kullanamayacakları biçime dönüştürür.   

Yukarıdaki resimde görüldüğü gibi düz yolda hareket ederken motoru duran bir otomobil, sürtünme yüzünden önce giderek yavaşlayacak, bir süre sonra da duracaktır. Çünkü otomobilin kinetik enerjisi, sürtünme sonucunda ısı enerjisine dönüşmüştür. Bir enerji, kullanıldığında bir ya da daha fazla biçime dönüşebilir. Bu dönüşümde başlangıçtaki toplam enerji miktarı ile dönüşümden sonraki toplam enerji miktarı birbirine daima eşittir. Bununla birlikte, enerji sürtünme nedeniyle ısı, ışık ve ses enerjilerine de dönüşebilir.

Fotoğrafta görüldüğü gibi sürtünme, ışık ve ses enerjilerinin oluşmalarına da neden olabilir.

Sürtünen herşey ısı enerjisi üretir.
 

Makineler iş yaparken enerji harcar. Örneğin, otomobil benzinle, buzdolabı elektrik enerjisiyle çalışır. Fakat bir makine, kullandığı enerjinin hepsini işe çevirmez, bir kısmını boşa harcar. Sizce, makinelerdeki enerji kaybının sebepleri nelerdir?

 

 

Avuç içlerinizi birbirine hızla sürttüğünüzde hissettiğiniz sıcaklık, bu sorunun cevabıyla ilgilidir.

 

 

Sürtünme Kuvvetinin Yararları

1. Yürümeyi kolaylaştırır.
2. Araba, uçak, gemi ve trenin hızını yavaşlatır ya da durdurmamızı sağlar.
3. Ağaçlara, dağlara tırmanmamızı sağlar.
4. Eşyalarımız hareket etmeden durur. Yerine koyduğumuz koltuk ve masa gibi eşyalar yerinde kalır.
5.  Kalemle yazamaz veya yazdıklarımızı silemezdik.
6. Sürtünme kuvveti olmasaydı dağ yamaçlarındaki kaya ve topraklar kolaylıkla kayardı.
7. Sporcular ayaklarına giydikleri çıkıntılı ayakkabılar ile daha rahat yere basarlar.

  Sürtünme Kuvvetinin Zararları

1. Enerji kaybına sebep olur.
2. Sürtünen yüzeyler aşınır. Elbiseler, eşyalar sürtünme ile yıpranır.
3. Aşırı ısınma sonucu yangına sebep olabilir.

Sürtünme Kuvvetini Artırmak ve Azaltmanın Yolları

Sürtünme kuvvetinin, bir olayın gerçekleşmesi için yetersiz kaldığı durumlarda alınması gereken tedbirler vardır.

1-   Kışın araba lastiklerine zincir takılması.

 

2- Futbolcuların, dağcıların ayakkabılarının tabanlarında çiviye benzeyen  girinti ve çıkıntılar vardır. Bu ayakkabılar sayesinde sürtünme arttırılır.

 

3-   Buz pateni yapmak için ayakkabının düz taban yapılarak sürtünme kuvvetinin azaltılması.

 

 

 

4-Büyük kütlelerin altına tekerlek tipinde cisimlerin konulması.

 

5- Makinelerin yağlanması.

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Biliyor  musunuz?

 

Salyangozlar yavaş hareket eden canlılardır. Ancak sürtünmeye harcadıkları enerjiyi en aza indirmek için  bir yol bulmuşlar. Salyangozların ilerlerken arkalarında yumuşak bir sıvı bırakmasıyla diğer salyangozlar bu sıvının üzerinden hareket eder ve daha az bir enerji harcamış olurlar.
 

 Meteorlar atmosfere içinde hareket ederken atmosfer ile aralarındaki sürtünme nedeni ile ısı enerjisi oluşur. Bu ısı meteorun yanmasına ve küçülmesine sebep olur.

Trenleri durdurmak için tekerlekleriyle raylar arasına kum püskürtülür. Bu şekilde tekerlekle raylar arasındaki sürtünme artırılarak trenin daha kolay durması sağlanır.