Kuvvet, sürtünme kuvvetinin tersidir. Sürtünme, türleri

« Fizik - 10. Sınıf "

Sürtünmenin ne olduğunu hatırla.
Hangi faktörlerden kaynaklanır?
Bir itmeden sonra bar masasındaki hareket hızı neden değişiyor?

Mekanikte ele alınan bir diğer kuvvet türü de sürtünme kuvvetleridir. Bu kuvvetler, doğrudan temas halindeki cisimlerin yüzeyleri boyunca hareket eder.

Sürtünme kuvvetleri her durumda temas eden cisimlerin göreli hareketini engeller. Bazı koşullar altında, sürtünme kuvvetleri bu hareketi imkansız hale getirir. Ancak, sadece vücutların hareketini yavaşlatmazlar. Pratik olarak önemli bazı durumlarda, bir cismin hareketi sürtünme kuvvetlerinin etkisi olmadan ortaya çıkamazdı.

Katıların birbirine temas eden yüzeylerinin göreli hareketinden kaynaklanan sürtünmeye denir. kuru sürtünme.

Üç tür kuru sürtünme vardır: statik sürtünme, kayma sürtünmesi ve yuvarlanma sürtünmesi.

Dinlenme sürtünmesi.

Parmağınızı masanın üzerindeki kalın bir kitap üzerinde hareket ettirmeye çalışın. Masanın yüzeyi boyunca ona bir miktar kuvvet uyguladınız ve kitap hareketsiz kaldı. Sonuç olarak, kitap ile masanın yüzeyi arasında, kitap üzerinde uyguladığınız kuvvete karşı yönlendirilen ve tam olarak buna eşit büyüklükte bir kuvvet ortaya çıkar. Bu sürtünme kuvveti fr. Kitabı daha güçlü bir şekilde itiyorsunuz ama yine de yerinde duruyor. Bu, sürtünme kuvvetinin, fr'nin de arttığı anlamına gelir.

Birbirine göre sabit duran iki cisim arasında etkiyen sürtünme kuvvetine kuvvet denir. statik sürtünme.

Cismin üzerine bulunduğu yüzeye paralel bir kuvvet etki ediyorsa ve cisim hareketsiz kalıyorsa, bu, cismin üzerine eşit büyüklükte ve kuvvete zıt yönde hareket eden dinlenme sürtünme kuvveti tp'nin etki ettiği anlamına gelir. (Şekil 3.22). Sonuç olarak, hareketsiz durumdaki sürtünme kuvveti, üzerine etki eden kuvvet tarafından belirlenir:

Duran bir cisme etki eden kuvvet, duran maksimum sürtünme kuvvetini aşarsa, cisim kaymaya başlar.

Kaymanın henüz oluşmadığı sürtünme kuvvetinin en büyük değerine denir. maksimum statik sürtünme kuvveti.

Statik sürtünmenin maksimum kuvvetini belirlemek için çok basit ama çok kesin olmayan bir nicel yasa vardır. Masanın üzerinde dinamometre takılı bir blok olsun. İlk deneyi yapalım. Dinamometre halkasını çekin ve maksimum statik sürtünme kuvvetini belirleyin. Çubuğa, yerçekimi kuvveti m, desteğin 1 normal tepki kuvveti, gerilim kuvveti 1, dinamometrenin yayları ve hareketsiz durumdaki maksimum sürtünme kuvveti tr1 ile etki edilir (Şekil 3.23).

Bloğun üzerine benzer bir blok daha koyun. Çubukların masa üzerindeki basınç kuvveti iki katına çıkacaktır. Newton'un üçüncü yasasına göre, destek 2'nin normal tepkisinin kuvveti de iki katına çıkacaktır. Durgun durumdaki maksimum sürtünme kuvvetini tekrar ölçersek, kuvvet 2 arttıkça, yani 2 kat arttığını göreceğiz.

Çubuk sayısını artırmaya devam ederek ve her seferinde maksimum statik sürtünme kuvvetini ölçerek,

> statik sürtünme kuvveti modülünün maksimum değeri, desteğin normal tepki kuvveti modülüyle orantılıdır.

F tr ile maksimum statik sürtünme kuvvetinin modülünü gösterirsek. max, sonra yazabilirsiniz:

F tr. maks = μN (3.11)

burada μ, sürtünme katsayısı olarak adlandırılan orantı katsayısıdır. Sürtünme katsayısı, her iki sürtünme yüzeyini de karakterize eder ve sadece bu yüzeylerin malzemesine değil, aynı zamanda işlenme kalitesine de bağlıdır. Sürtünme katsayısı deneysel olarak belirlenir.

Bu bağımlılık ilk olarak Fransız fizikçi C. Coulomb tarafından kurulmuştur.

Daha küçük bir kenara bir çubuk koyarsak, o zaman F tr. max değişmez.

Maksimum statik sürtünme kuvveti, gövdelerin temas alanına bağlı değildir.

Statik sürtünme kuvveti sıfırdan μN'ye eşit bir maksimum değere kadar değişir. Sürtünme kuvvetinde nasıl bir değişiklik olabilir?

İşte nokta. Vücuda belirli bir kuvvet etki ettiğinde, hafifçe kayar (göze algılanamayacak şekilde) ve bu kayma, yüzeylerin mikroskobik pürüzlülüğü birbirine göre yerleşene kadar devam eder, böylece birbirleriyle etkileşime girerek görünümüne yol açarlar. kuvveti dengeleyen bir kuvvet. Kuvvetin artmasıyla, vücut yine hafifçe hareket edecek ve böylece yüzeylerin en küçük düzensizlikleri farklı bir şekilde birbirine yapışacak ve sürtünme kuvveti artacaktır.

Ve sadece > F tr için. max göreli yüzey pürüzlülüğü pozisyonunda, sürtünme kuvveti kuvveti dengeleyemez ve kayma başlar.

Kayma sürtünme kuvveti modülünün etki eden kuvvet modülüne bağımlılığı Şekil 3.24'te gösterilmektedir.

Yürürken ve koşarken, ayaklar kaymadıkça, istirahat sürtünme kuvveti ayak tabanlarına etki eder. Aynı kuvvet arabanın tahrik tekerleklerine de etki eder. Dinlenme sürtünme kuvveti de tahrik edilen tekerleklere etki eder, ancak zaten hareketi frenler ve bu kuvvet, sürüş tekerleklerine etki eden kuvvetten çok daha azdır (aksi takdirde araba hareket edemezdi).

Uzun bir süre lokomotifin düz raylar üzerinde gidebileceğinden şüphe ettiler. Tahrik edilen tekerlekleri frenleyen sürtünme kuvvetinin, tahrik tekerleklerine etki eden sürtünme kuvvetine eşit olacağı düşünülüyordu. Tahrik tekerleklerinin dişli yapılması ve onlar için özel dişli rayların döşenmesi bile önerildi.

Sürtünme sürtünmesi.

Kutu gibi ağır bir nesnenin taşınmasının zor olduğunu fark etmişsinizdir ve daha sonra onu taşımak daha kolay hale gelir. Bu tam olarak, düşük hızda kayarken sürtünme kuvvetinin azalmasıyla açıklanır (bkz. Şekil 3.24).

Çok yüksek olmayan bağıl hareket hızlarında, kayma sürtünme kuvveti maksimum statik sürtünme kuvvetinden çok az farklılık gösterir. Bu nedenle, yaklaşık olarak sabit ve statik sürtünmenin maksimum kuvvetine eşit olarak kabul edilebilir:

F tr ≈ F tr. maks = μN.

Kayma sürtünme kuvveti, sürtünme yüzeyleri arasında bir yağlayıcı (çoğunlukla ince bir sıvı tabakası (genellikle bir veya başka tür mineral yağ) kullanılarak birçok kez azaltılabilir.

Araba veya traktör motoru gibi hiçbir modern makine yağlama olmadan çalışamaz. Tüm makinelerin tasarımında özel bir yağlama sistemi bulunmaktadır.

Katı yüzeylere bitişik sıvı katmanları arasındaki sürtünme, kuru yüzeyler arasındakinden önemli ölçüde daha azdır.

Yuvarlanma sürtünmesi.

Yuvarlanan sürtünme kuvveti, kayma sürtünme kuvvetinden önemli ölçüde daha azdır, bu nedenle ağır bir nesneyi döndürmek, hareket ettirmekten çok daha kolaydır.

Sürtünme kuvveti cisimlerin bağıl hızına bağlıdır. Bu, yalnızca mesafelere bağlı olan yerçekimi ve esneklik kuvvetlerinden temel farkıdır.

Katıların sıvılarda ve gazlarda hareketi sırasında direnç kuvvetleri.

Katı bir cisim bir sıvı veya gaz içinde hareket ettiğinde, ortamın direnç kuvveti ona etki eder. Bu kuvvet, vücudun çevreye göre hızına karşı yönlendirilir ve hareketi yavaşlatır.

Direnç kuvvetinin temel özelliği, yalnızca vücudun ve çevrenin göreli bir hareketi olduğunda ortaya çıkmasıdır.
Sıvılarda ve gazlarda statik sürtünme kuvveti tamamen yoktur.

Bu, ellerin çabasıyla, örneğin yüzen bir tekne gibi ağır bir gövdeyi hareket ettirmenin mümkün olduğu gerçeğine yol açarken, örneğin bir treni ellerin çabasıyla hareket ettirmek imkansızdır.

Direnç kuvvetinin modülü F c, cismin yüzeyinin boyutuna, şekline ve durumuna, cismin içinde hareket ettiği ortamın (sıvı veya gaz) özelliklerine ve son olarak, cismin göreli hareket hızına bağlıdır. vücut ve ortam.

Direnç kuvveti modülünün cismin göreli hızının modülüne bağımlılığının yaklaşık doğası Şekil 3.25'te gösterilmektedir. Sıfıra eşit bir bağıl hızda, direnç kuvveti gövdeye etki etmez (F c = 0). Göreceli hızda bir artışla, direnç kuvveti önce yavaş, sonra daha hızlı ve daha hızlı büyür. Düşük hareket hızlarında, direnç kuvveti, vücudun ortama göre hareket hızıyla doğru orantılı olarak kabul edilebilir:

F c = k 1 u, (3.12)

burada k 1 - vücut yüzeyinin şekline, boyutuna, durumuna ve ortamın özelliklerine bağlı olarak direnç katsayısı - viskozitesi. Herhangi bir karmaşık şekle sahip cisimler için k 1 katsayısını teorik olarak hesaplamak mümkün değildir, ampirik olarak belirlenir.

Yüksek bağıl hareket hızlarında, sürükleme kuvveti hızın karesi ile orantılıdır:

F c = k 2 υ 2, υ, (3.13)

burada k 2, k 1'den farklı bir sürtünme katsayısıdır.

Belirli bir durumda formüllerden hangisinin - (3 12) veya (3.13) - kullanılabileceği ampirik olarak belirlenir. Örneğin bir binek araç için birinci formül tercihen yaklaşık 60-80 km/s hızla uygulanmalı, yüksek hızlarda ise ikinci formül kullanılmalıdır.

Çevremizdeki dünyada birçok fiziksel fenomen var: gök gürültüsü ve şimşek, yağmur ve dolu, elektrik akımı, sürtünme ... Bugünkü raporumuzun ayrıldığı yer sürtünmedir. Sürtünme neden oluşur, neyi etkiler, sürtünme kuvveti neye bağlıdır? Son olarak, sürtünme dost mu düşman mı?

Sürtünme kuvveti nedir?

Biraz koştuktan sonra buzlu patika boyunca atılgan bir sürüş yapabilirsiniz. Ama normal asfaltta deneyin. Ancak, denemeye değmez. Çalışmayacak. Başarısızlığınızın suçlusu çok yüksek bir sürtünme kuvveti olacaktır. Aynı nedenle, büyük bir masayı veya bir piyanoyu hareket ettirmek zordur.

İki cismin temas noktasında her zaman etkileşim meydana gelir, bu da bir cismin diğerinin yüzeyinde hareket etmesini engeller. Sürtünme denir. Ve bu etkileşimin büyüklüğü sürtünme kuvvetidir.

Sürtünme kuvvetleri türleri

Ağır bir dolabı taşımanız gerektiğini düşünelim. Gücün açıkça yeterli değil. "Kesme" kuvvetini artıralım. Aynı zamanda sürtünme kuvveti de artar. dinlenmek. Ve kabinin hareketine zıt yönde yönlendirilir. Sonunda "kesme" kuvveti "kazanır" ve kabin hareket etmeye başlar. Şimdi sürtünme devreye giriyor kayma. Ancak statik sürtünme kuvvetinden daha azdır ve kabini daha ileriye taşımak çok daha kolaydır.

Tabii ki, aniden durmuş bir motorla 2-3 kişinin ağır bir arabayı nasıl kenara çektiğini izlemek zorunda kaldınız. Arabayı iten insanlar güçlü adamlar değildir, sadece arabanın tekerleklerine bir sürtünme kuvveti etki eder. yuvarlanma. Bu tür bir sürtünme, bir vücut diğerinin yüzeyi üzerinde yuvarlandığında meydana gelir. Bir top, yuvarlak veya kesilmiş bir kurşun kalem, bir demiryolu treninin tekerlekleri vb. yuvarlanabilir.Bu tür sürtünme, kayma sürtünme kuvvetinden çok daha azdır. Bu nedenle ağır mobilyaların tekerlekli olması durumunda taşınması çok kolaydır.

Ancak bu durumda sürtünme kuvveti cismin hareketine karşı yönlendirilir, dolayısıyla cismin hızını azaltır. "Zararlı doğası" olmasaydı, bir bisiklet veya paten üzerinde hızlanmış olsaydı, süresiz olarak sürüşün tadını çıkarabilirdi. Aynı nedenle, motor kapalıyken araba bir süre ataletle hareket edecek ve sonra duracaktır.

Yani, unutmayın, 3 tür sürtünme kuvveti vardır:

• kayma sürtünmesi;
• yuvarlanma sürtünmesi;
• dinlenme sırasında sürtünme.

Hızın değişme hızına ivme denir. Ancak sürtünme kuvveti hareketi yavaşlattığı için bu ivme eksi işaretli olacaktır. söylemek doğru olacak sürtünme etkisi altında, vücut yavaşlama ile hareket eder.

Sürtünmenin doğası nedir

Cilalı bir masanın veya buzun pürüzsüz yüzeyine bir büyüteçten (büyüteç) bakarsanız, vücudun yapıştığı, yüzeyinde kaydığı veya yuvarlandığı küçük pürüzler göreceksiniz. Sonuçta, bu yüzeyler boyunca hareket eden bir cisim de benzer çıkıntılara sahiptir.

Temas noktalarında moleküller o kadar yakınlaşırlar ki birbirlerini çekmeye başlarlar. Ama vücut hareket etmeye devam eder, atomlar birbirinden uzaklaşır, aralarındaki bağlar kopar. Bu çekimden kurtulan atomların titreşmesine neden olur. Gerilimden kurtulan yayın yaklaşık olarak nasıl salındığı. Moleküllerin bu titreşimlerini ısınma olarak algılarız. Bu yüzden Sürtünmeye her zaman temas eden yüzeylerin sıcaklığındaki bir artış eşlik eder.

Bu, bu fenomenin iki nedeni olduğu anlamına gelir:

• temas eden cisimlerin yüzeyindeki düzensizlikler;
• moleküller arası çekim kuvvetleri.

Sürtünme kuvvetini ne belirler

Kızağın kumlu bir alana girdiğinde ani fren yaptığını muhtemelen fark etmişsinizdir. Ve bir ilginç gözlem daha, kızakta bir kişi olduğunda, tepeden aşağı indikten sonra bir yol yapacaklar. Ve iki arkadaş birlikte hareket ederse, kızak daha hızlı duracaktır. Buna göre sürtünme kuvveti:

• temas eden yüzeylerin malzemesine bağlıdır;
• ek olarak, artan vücut ağırlığı ile sürtünme artar;
• hareketin tersi yönde hareket eder.

Harika fizik bilimi de iyidir çünkü birçok bağımlılık sadece kelimelerle değil, aynı zamanda özel işaretler (formüller) şeklinde de ifade edilebilir. Sürtünme kuvveti için şöyle görünür:

Ftr = kN nerede:

Ftr - sürtünme kuvveti.

k - sürtünme kuvvetinin malzemeye bağımlılığını ve işlenmesinin saflığını yansıtan sürtünme katsayısı. Diyelim ki, metal metalin üzerinde yuvarlanıyorsa, k = 0.18, buz üzerinde kayıyorsanız, k = 0.02 (sürtünme katsayısı her zaman birden azdır);

n desteğe etkiyen kuvvettir. Vücut yatay bir yüzeyde ise bu kuvvet cismin ağırlığına eşittir. Eğik bir düzlem için daha az ağırlıktır ve eğim açısına bağlıdır. Kaydırak ne kadar dik olursa, aşağı kayma o kadar kolay olur ve daha uzun süre araba kullanabilirsiniz.

Ve bu formülle kabinin geri kalanındaki sürtünme kuvvetini hesapladıktan sonra, onu yerinden hareket ettirmek için hangi kuvvetin uygulanması gerektiğini buluyoruz.

sürtünme kuvveti işi

Vücudun hareket ettiği bir kuvvet vücuda etki ederse, o zaman her zaman iş yapılır. Sürtünme kuvvetinin çalışmasının kendine has özellikleri vardır: sonuçta harekete neden olmaz, ancak onu engeller. Bu nedenle yaptığı iş her zaman negatif olacaktır, yani. eksi işaretiyle, vücut hangi yönde hareket ederse etsin.

Sürtünme dost mu düşman mı

Sürtünme kuvvetleri bize her yerde eşlik eder, somut zarar ve ... büyük fayda sağlar. Sürtünmenin ortadan kalktığını hayal edin. Şaşırmış bir gözlemci görecekti: Dağların nasıl ufalandığını, ağaçların kendi kendine yerden söküldüğünü, kasırga rüzgarlarının ve deniz dalgalarının sonsuz bir şekilde karaya hakim olduğunu. Tüm cisimler bir yere kayar, nakliye ayrı parçalara ayrılır, cıvatalar sürtünme olmadan görevlerini yerine getirmediğinden, görünmez bir çirkin tüm bağları ve düğümleri çözer, sürtünme kuvvetleri tarafından tutulmayan mobilyalar odanın en alt köşesine kayar.

Kaçmaya çalışalım, kendimizi bu kaostan kurtaralım ama sürtüşmeden adım atamayız. Sonuçta, yürürken zemini itmemize yardımcı olan sürtünmedir. Kışın kaygan yollara neden kum serpildiği şimdi anlaşıldı….

Aynı zamanda, bazen sürtünme çok zararlıdır. İnsanlar sürtünmeyi azaltmayı ve arttırmayı öğrendiler ve bundan büyük fayda sağladılar. Örneğin, ağır yükleri sürüklemek için tekerlekler icat edildi, kayma sürtünmesini çok daha az kayma sürtünmesi olan yuvarlanma ile değiştirdi.

Çünkü yuvarlanan bir gövde, kayar gövdelerde olduğu gibi birçok küçük yüzey düzensizliğine tutunmak zorunda değildir. Ardından tekerlekleri derin desenli (koruyucu) lastiklerle donattık.

Tüm lastiklerin kauçuk ve siyah olduğunu fark ettiniz mi?

Kauçuğun tekerlekleri yolda iyi tuttuğu ve kauçuğa eklenen kömürün ona siyah bir renk, gerekli sertliği ve gücü verdiği ortaya çıktı. Ayrıca yolda meydana gelebilecek kazalarda durma mesafesini ölçmenizi sağlar. Gerçekten de, fren yaparken kauçuk açık bir siyah iz bırakır.

Sürtünmeyi azaltmak için gerekirse yağlama yağları ve kuru grafit gres kullanın. Dikkat çekici bir buluş, farklı tipte bilyalı rulmanların yaratılmasıydı. Bisikletten en yeni uçaklara kadar çok çeşitli mekanizmalarda kullanılırlar.

sıvılarda sürtünme var mı

Vücut suda hareketsiz olduğunda, suya karşı sürtünme yoktur. Ancak hareket etmeye başlar başlamaz sürtünme ortaya çıkar, yani. su, içindeki herhangi bir cismin hareketine direnir.

Bu, kıyının sürtünme yaratarak suyu "yavaşlattığı" anlamına gelir. Ve kıyıdaki suyun sürtünmesi hızını azalttığı için nehrin ortasında yüzmemelisiniz, çünkü oradaki akıntı çok daha güçlüdür. Balıklar ve deniz hayvanları, vücutlarının suya sürtünmesi minimum olacak şekilde şekillendirilmiştir.

Tasarımcılar, denizaltılara aynı düzene sokmayı veriyor.

Diğer doğa olaylarıyla tanışmamız devam edecek. Bir dahaki sefere kadar arkadaşlar!

Bu mesaj işinize yaradıysa sizi görmek ne güzel.

Üç tür sürtünme kuvveti vardır: kayma sürtünmesi, yuvarlanma sürtünmesi ve statik sürtünme.

kayma sürtünme kuvveti bir vücut diğerinin yüzeyinde hareket ettiğinde ortaya çıkar. Vücudun ağırlığı ne kadar büyükse ve bu yüzeyler arasındaki sürtünme katsayısı ne kadar büyükse (katsayı, yüzeylerin yapıldığı malzemeye bağlıdır), kayma sürtünme kuvveti o kadar büyük olur.

Kayma sürtünme kuvveti, temas eden yüzeylerin alanına bağlı değildir. Hareket halindeyken, alanda geniş yüzü üzerinde uzanan bir çubuk, en küçük yüze yerleştirilmiş gibi aynı kayma sürtünme kuvvetine sahip olacaktır.

Kayma sürtünme kuvvetinin oluşmasının ana nedeni, iki cismin yüzeylerindeki en küçük düzensizliklerdir. Hareket ederken vücutları birbirine yapışır. Sürtünme kuvveti olmasaydı, kısa süreli bir kuvvet etkisiyle harekete geçen cisim düzgün bir şekilde hareket etmeye devam ederdi. Ancak kayma sürtünme kuvveti var olduğundan ve cismin hareketine karşı yönlendiğinden cisim yavaş yavaş durur.

Kayma sürtünme kuvvetinin oluşmasının ikinci nedeni, iki cismin temas eden yüzeylerindeki moleküller arası etkileşimlerdir. Bu etkileşim sadece çok düzgün, iyi cilalanmış yüzeylerde gerçekleşebilir. Farklı cisimlerden gelen moleküller birbirine çok yakındır ve çekilir. Bu nedenle, vücudun hareketi engellenir.

yuvarlanma sürtünme kuvveti genellikle yuvarlak olan başka bir cisim bir cismin yüzeyinde yuvarlandığında meydana gelir. Örneğin, araçların tekerlekleri yolda yuvarlanıyor, bir tepeden devrilmiş bir namlu, yerde bir top.

Yuvarlanma sürtünme kuvveti, kayma sürtünme kuvvetinden çok daha azdır. Unutmayın, büyük bir çantayı tekerlekler üzerinde taşımak, zeminde sürüklemekten daha kolaydır. Bunun nedeni, hareketli cisim ile yüzey arasındaki farklı temas biçiminde yatmaktadır. Yuvarlanırken, tekerlek olduğu gibi presler, yüzeyi kendi altında ezer, ondan itilir. Yuvarlanan bir tekerleğin, kayan cisimlerde olduğu gibi birçok küçük yüzey düzensizliğine yapışması gerekmez.

Yüzey ne kadar sert olursa, yuvarlanma sürtünmesi o kadar düşük olur. Örneğin, kumun daha fazla yuvarlanma sürtünmesini yenmesi gerektiğinden, bisikleti kum üzerinde sürmek asfaltta sürmekten daha zordur. Bunun nedeni, sert yüzeyleri itmenin daha kolay olması, sert bir şekilde bastırılmamasıdır. Tekerleğin yanından katı bir yüzeye etki eden kuvvetin deformasyona harcanmadığını, ancak hemen hemen tüm geri dönüşlerin desteğin normal reaksiyon kuvveti şeklinde olduğunu söyleyebiliriz.

Statik sürtünme kuvveti bizi her yerde kuşatır. Diğer cisimler üzerinde bulunan tüm cisimler, hareketsiz haldeyken sürtünme kuvveti tarafından tutulur. Statik sürtünme kuvveti, nesneleri eğimli yüzeylerde tutmak için bile yeterlidir. Örneğin, bir kişi hafif eğimli bir cetvel üzerinde hareketsiz duran bir blok ile bir tepenin kenarında durabilir. Ayrıca statik sürtünme kuvveti nedeniyle yürüme ve binme gibi hareket biçimleri mümkündür. Bu durumlarda, hareketsiz durumdaki sürtünme kuvveti nedeniyle yüzeye "yapışma" olur ve sonuç olarak yüzeyden itmek mümkün hale gelir.

Statik sürtünme kuvvetinin nedenleri, kayma sürtünme kuvveti ile aynıdır.

Duran sürtünme kuvveti, duran bir cismi hareket ettirmeye çalışıldığında ortaya çıkar. Cismi hareket ettirmeye çalışan kuvvet, hareketsiz durumdaki sürtünme kuvvetinden daha az olduğu sürece, cisim yerinde kalacaktır. Bu kuvvet, bu iki cisim için belirli bir maksimum statik sürtünme kuvvetini aşar aşmaz, bir cisim diğerine göre hareket etmeye başlayacak ve kayma veya yuvarlanma sürtünme kuvveti zaten ona etki edecektir.

Çoğu durumda, maksimum statik sürtünme kuvveti, kayma sürtünme kuvvetinden biraz daha yüksektir. Bu nedenle, kabini hareket ettirmeye başlamak için, önce kabin hareket halindeyken bunları uygulamaktan biraz daha fazla çaba göstermelisiniz. Duran ve kaymadaki sürtünme kuvvetleri arasındaki fark, eşit oldukları düşünülerek genellikle ihmal edilir.

tanım 1

Sürtünme kuvveti, iki cisim arasındaki temas anında ortaya çıkan ve onların göreli hareketini engelleyen kuvveti temsil eder.

Sürtünmeyi tetikleyen temel neden, sürtünen yüzeylerin pürüzlülüğünde ve bu yüzeylerin moleküler etkileşiminde yatmaktadır. Sürtünme kuvveti, temas eden yüzeylerin malzemesine ve karşılıklı baskı kuvvetine bağlıdır.

sürtünme kuvveti kavramı

Basit sürtünme modellerine dayanarak (Coulomb yasasına dayanarak), sürtünme kuvveti, temas eden ve sürtünen yüzeylerin normal reaksiyon derecesi ile doğru orantılı olarak kabul edilecektir. Bir bütün olarak düşünürsek, sürtünme kuvveti süreçleri, yalnızca sürtünme cisimlerinin etkileşim bölgesindeki reaksiyonların karmaşıklığı ile açıklanan basit klasik mekanik modelleriyle tanımlanamaz.

Sürtünme kuvvetleri, elastik kuvvetler gibi, doğaları gereği elektromanyetiktir. Temas halindeki cisimlerin molekülleri ve atomları arasındaki etkileşim nedeniyle oluşumları mümkün olur.

Açıklama 1

Sürtünme kuvvetleri, yalnızca cisimlerin konfigürasyonuna (göreceli konumlarına) değil, aynı zamanda etkileşimlerinin nispi hızlarına da bağlı olmaları nedeniyle elastik ve yerçekimi kuvvetlerinden farklıdır.

Sürtünme kuvveti çeşitleri

Birbiriyle temas halindeki iki cismin göreli bir hareketi olması koşuluyla, böyle bir süreçte ortaya çıkan sürtünme kuvvetleri aşağıdaki türlere ayrılır:

1. Kayma sürtünmesi (etkileşen cisimlerden birinin ikinciye göre öteleme hareketinin bir sonucu olarak ortaya çıkan ve bu cisim üzerinde kayma yönünün tersi yönde etki eden kuvveti temsil eder).
2. Yuvarlanma sürtünmesi (diğeriyle temas halinde olan iki gövdeden birinin yuvarlanma süreci koşulları altında meydana gelebilecek kuvvetlerin momentini temsil eder).
3. Dinlenme sürtünmesi (etkileşen iki cisim arasında meydana gelen bir kuvvet olarak kabul edilirken, bağıl hareketin oluşmasına ciddi bir engel teşkil eder. Bu tür bir kuvvetin üstesinden gelinerek bu temas eden cisimleri birbirine göre hareket ettirilir. Bu tür bir kuvvetin üstesinden gelinir. sürtünme, mikro hareketler sırasında (örneğin, deformasyon sırasında) cisimlerle temas halinde ortaya çıkar. Çabaların artmasıyla, sürtünme kuvvetinde de bir artış başlayacaktır.
4. Dönen sürtünme (birinin diğerine göre dönme koşulları altında temas eden cisimler arasında ortaya çıkan ve dönmeye karşı yönlendirilen kuvvet momentidir). Formül ile belirlenir: $ M = pN $, burada $ N $ normal basınçtır, $ p $, uzunluk boyutuna sahip olan eğirme sürtünme katsayısıdır.

Sürtünme kuvvetinin, cisimlerin temasının gözlemlendiği yüzey alanı üzerindeki bağımsızlığı ve bir cismin ikinciye etki edeceği normal basınç kuvvetiyle orantılılığı deneysel olarak kurulmuştur.

tanım 2

Sürtünen yüzeylerin doğasına ve durumuna bağlı olarak sabit değer, sürtünme katsayısını temsil eder.

Sürtünme bazı durumlarda faydalıdır. Bir kişinin yürümesinin imkansızlığı (sürtünme yokken) ve araçların hareketi ile ilgili örnekler verilebilir. Aynı zamanda, sürtünme zararlı bir etkiye sahip olabilir. Bu nedenle, mekanizmaların temas eden kısımlarının aşınmasına, araçlar için ek yakıt tüketimine neden olur. Çeşitli yağlayıcılar (hava veya sıvı yastıkları) karşı önlem görevi görür. Bir başka etkili yöntemin, kaydırmanın haddeleme ile değiştirilmesi olduğu düşünülmektedir.

Sürtünme kuvvetini belirlemek için temel hesaplama formülleri

Kayma sürtünme kuvveti için hesaplanan formül şöyle görünecektir:

• $ m $ - orantılılık katsayısı (kayma sürtünmesi),
• $ Р $ - dikey (normal) basınç kuvveti.

Kayma sürtünme kuvveti, hareketi kontrol eden kuvvetlerden biridir ve formülü, desteğin tepki kuvveti kullanılarak yazılır. Newton'un üçüncü yasasının etkisine dayanarak, normal basınç kuvvetlerinin yanı sıra desteğin tepkisi, büyüklük olarak eşit ve zıt yönde ortaya çıkıyor:

Formülü şu şekilde yazılacak olan sürtünme kuvveti belirlenmeden önce: $ F = mN $, reaksiyon kuvveti belirlenir.

Açıklama 2

Kayma işlemi sırasında sürtünme katsayısı, sürtünme yüzeyleri için deneysel olarak tanıtılırken, malzemeye ve işleme kalitesine bağlı olacaktır.

Maksimum statik sürtünme kuvveti, kayma sürtünme kuvvetine benzer şekilde belirlenir. Bu, sürüş direncinin kuvvetini belirleme problemlerinin çözümünde önemli bir rol oynar. Bir kitap üzerine bir el bastırılarak hareket ettirilmesine bir örnek verilebilir. Böylece, bu kitabın kayması, kitap ile el arasındaki dinlenme direnci kuvvetinin etkisi altında gerçekleştirilecektir. Bu durumda, direnç miktarı, kitap üzerindeki dikey basınç kuvvetinin göstergesine bağlı olacaktır.

İlginç bir gerçek, sürtünme kuvvetinin karşılık gelen hızın karesiyle orantılılığı olacaktır ve etkileşimli cisimlerin hareket hızına bağlı olarak formülü değişmeye başlayacaktır. Bu kuvvet, bir sıvıdaki viskoz direnç kuvvetine bağlanabilir.

Hareketin hızına bağlı olarak, sürükleme kuvveti hareketin hızını, hareketli cismin şeklini veya sıvının viskozitesini belirleyecektir. Aynı cismin yağ ve sudaki hareketine farklı büyüklükteki dirençler eşlik eder. Düşük hızlar için şöyle görünür:

• $ k $ - vücudun doğrusal boyutlarına ve ortamın özelliklerine bağlı olarak orantılılık katsayısı,
• $ v $ - vücut hızı.

Sürtünme, cisimlerin doğrudan temasından kaynaklanır, göreceli hareketlerini engeller ve daima temas yüzeyi boyunca yönlendirilir.

Sürtünme kuvvetleri, elastik kuvvetler gibi doğaları gereği elektromanyetiktir. İki katının yüzeyleri arasındaki sürtünmeye kuru sürtünme denir. Katı ve sıvı veya gazlı bir ortam arasındaki sürtünmeye viskoz sürtünme denir.

Ayırmak statik sürtünme, kayma sürtünmesi ve yuvarlanma sürtünmesi.

Dinlenme sürtünmesi- sadece bir yüzey diğerinin üzerinden kaydığında değil, aynı zamanda bu kaymaya neden olmaya çalışırken de oluşur. Dinlenme sürtünmesi, hareketli konveyör bandındaki yüklerin kaymasını önler, tahtaya çakılan çivileri tutar vb.

Durgun haldeki sürtünme kuvvetine, bir cismin diğerine göre hareketinin gerçekleşmesini engelleyen kuvvet denir, her zaman cismi yerinden hareket ettirme eğiliminde olan temas yüzeyine paralel olarak dışarıdan uygulanan kuvvete karşı yönlendirilir.

Cismi bulunduğu yerden hareket ettiren kuvvet ne kadar büyükse, hareketsiz haldeki sürtünme kuvveti de o kadar büyük olur. Bununla birlikte, herhangi iki temas eden gövde için belirli bir maksimum değere sahiptir. (F tr.p.) maks, olamayacağından daha fazlası ve yüzeylerin temas alanına bağlı olmayan:

(F tr.p.) max = μp N,

nerede μ n- hareketsiz durumdaki sürtünme katsayısı, n desteğin tepki kuvvetidir.

Maksimum statik sürtünme kuvveti, gövdelerin malzemelerine ve temas eden yüzeylerin işlenme kalitesine bağlıdır.

kayma sürtünmesi... vücuda hareketsiz durumdaki maksimum sürtünme kuvvetini aşan bir kuvvet uygularız - vücut yerinden hareket eder ve hareket etmeye başlar. Statik sürtünme, kayma sürtünmesi ile değiştirilecektir.

Kayma sürtünme kuvveti ayrıca normal basınç kuvveti ve yatak reaksiyon kuvveti ile orantılıdır:

F tr = μN.

yuvarlanma sürtünmesi... Bir cisim başka bir cismin yüzeyinde kaymıyorsa, ancak bir tekerlek gibi yuvarlanıyorsa, temas ettikleri yerde meydana gelen sürtünmeye yuvarlanma sürtünmesi denir. Tekerlek yol yatağı boyunca yuvarlandığında, her zaman içine bastırılır, bu nedenle önünde her zaman üstesinden gelinmesi gereken bir tümsek vardır. Yuvarlanma sürtünmesine neden olan şey budur. Yol ne kadar zorsa, yuvarlanma sürtünmesi o kadar azdır.

Yuvarlanma sürtünme kuvveti ayrıca yatak reaksiyon kuvvetiyle orantılıdır:

F tr.kach = μ kalite N,

nerede μ kalite- yuvarlanma sürtünme katsayısı.

kadarıyla μ kalite<< μ , aynı yüklerde, yuvarlanan sürtünme kuvveti kayma sürtünme kuvvetinden çok daha azdır.

Sürtünme kuvvetinin nedenleri, temas eden cisimlerin yüzeylerinin pürüzlülüğü ve sürtünme cisimlerinin temas noktalarındaki moleküller arası çekimdir. İlk durumda, pürüzsüz görünen yüzeyler, aslında, kayarken birbirini yakalayan ve harekete müdahale eden mikroskobik düzensizliklere sahiptir. İkinci durumda, çekicilik, iyi cilalanmış yüzeylerde bile kendini gösterir.

Bir sıvı veya gaz içinde hareket eden bir katı aşağıdakilerden etkilenir: orta direnç kuvvetiçevreye göre vücudun hızına karşı yönlendirilir ve hareketi engeller.

Çevrenin direnç kuvveti sadece vücudun bu ortamdaki hareketi sırasında ortaya çıkar. Burada statik sürtünme kuvveti gibi bir şey yoktur. Aksine, nesneleri suda hareket ettirmek katı bir yüzeyden çok daha kolaydır.