11. Sınıf Fizik · 1. Ünite: Kuvvet ve Hareket
Sürtünme Kuvveti
Yürüyebilmemizi, arabaların fren yapabilmesini ve kalemin kâğıda yazmasını sağlayan sürtünme kuvveti, aynı zamanda makinelerin aşınmasının da nedenidir. Bu konuda statik ve kinetik sürtünme kuvvetlerinin benzerliklerini ve farklarını karşılaştıracak, sürtünme kuvvetinin hangi değişkenlere bağlı olduğunu verilerden keşfedip matematiksel modeline ulaşacaksın.
Kazanımlar
- FİZ.11.1.6. Statik ve kinetik sürtünme kuvvetlerinin özelliklerini (yönü, değişimi, büyüklüğü) belirler.
- FİZ.11.1.6. Statik ve kinetik sürtünme kuvvetlerinin benzerliklerini ve farklılıklarını listeler.
- FİZ.11.1.7. Sürtünme kuvvetinin normal kuvvete, yüzey cinsine, temas alanına ve hıza bağlılığını veri ve grafiklerden keşfeder.
- FİZ.11.1.7. Farklı veri setlerinden $f_k = \mu_k N$ ve $f_s \le \mu_s N$ modelini genelleyerek hesaplamalar yapar.
- FİZ.11.1.7. Sürtünmeli yatay harekette net kuvveti bulup ivmeyi hesaplar ve kayma koşulunu değerlendirir.
Konu anlatımı
Sürtünme neden vardır, ne işe yarar?
Statik sürtünme: değeri uygulanan kuvvete göre ayarlanır
Kinetik sürtünme ve karşılaştırma
Sürtünme kuvveti hangi değişkenlere bağlı? Keşif ve model
Çözümlü örnekler
Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları
Anahtar terimler
- Sürtünme kuvveti
- Temas halindeki yüzeyler arasında, göreli harekete ya da hareket eğilimine zıt yönde, yüzeye paralel etki eden kuvvet.
- Statik sürtünme kuvveti
- Yüzeyler birbirine göre kaymıyorken etkir; kaymıyorsa uygulanan kuvvete eşittir ve $f_s \le \mu_s N$.
- Kinetik sürtünme kuvveti
- Yüzeyler birbirine göre kayarken etkir; sabit değerlidir: $f_k = \mu_k N$.
- Sürtünme katsayısı
- Yüzeylerin cinsine bağlı birimsiz sayı; $\mu = f/N$.
- Normal kuvvet
- Yüzeyin cisme yüzeye dik doğrultuda uyguladığı kuvvet; sürtünme kuvvetiyle doğru orantılıdır.
- Kayma sınırı
- Statik sürtünmenin alabileceği en büyük değer ($\mu_s N$) ulaşıldığı, kaymanın başlamak üzere olduğu durum.
- Temas alanı
- İki yüzeyin birbirine değdiği toplam alan; sürtünme kuvvetinin büyüklüğünü değiştirmez.
Örnek soru
Aşağıdakilerden hangisi statik ve kinetik sürtünme kuvvetlerinin ortak bir özelliğidir?
- Büyüklükleri her zaman uygulanan kuvvete eşittir.
- Büyüklükleri her zaman $\mu N$ ile hesaplanır.
- Temas yüzeyinin alanı arttıkça büyürler.
- Cismin hızı arttıkça büyürler.
- Temas yüzeyine paraleldirler ve göreli harekete (ya da eğilime) zıt yönde etkirler.
Doğru cevap: E
Çözüm
1. Her iki sürtünme de temas eden yüzeyler arasında oluşur ve yüzeye paraleldir.
2. Her ikisi de göreli hareketi ya da hareket eğilimini engellemeye çalışır; yön her zaman buna zıttır.
3. A şıkkı yalnızca kaymayan cisimde statik sürtünme için, B şıkkı yalnızca kinetik sürtünme ve kayma sınırı için geçerlidir; C ve D şıkları yanlıştır çünkü sürtünme alana ve (bu düzeyde) hıza bağlı değildir.
Cevap: E. A şıkkı en güçlü çeldiricidir; yalnızca statik sürtünmenin bir özelliğini tüm sürtünmelere genellemektedir.