Statik sürtünme kuvveti her zaman en büyük değerinde midir?
Soru: Statik sürtünme kuvveti her zaman en büyük değerinde midir?
Kısa Cevap: Hayır. Statik sürtünme, temas yüzeylerinin kaymasını önlemek için gereken değeri sınırına kadar alır. μsN çarpımı gerçek kuvveti her durumda değil, en büyük statik sürtünmeyi verir.
Detaylı Cevap: Yatay zeminde duran bir kutuya küçük bir yatay kuvvet uygulandığında statik sürtünme bu kuvveti dengeleyebilir. Uygulanan kuvvet artırılırken kutu kaymadan duruyorsa sürtünme de artar. Ancak statik sürtünmenin bir üst sınırı vardır. Denge için gereken değer bu sınırı aşarsa kutu kaymaya başlar.
Statik sürtünmenin doğru bağıntısı nedir?
Basit kuru sürtünme modelinde:
0 ≤ fs ≤ μsN
En büyük değer: fs,max = μsN
Burada μs statik sürtünme katsayısı, N normal kuvvettir. Eşitsizlik, statik sürtünmenin sıfır ile sınır değer arasında değişebileceğini gösterir.
Duran kutudaki gerçek sürtünme nasıl bulunur?
Yatay zemindeki kutuya yalnızca bir yatay F kuvveti ve buna karşı sürtünme etki etsin. Kutu durmaya devam ediyorsa yatay net kuvvet sıfırdır. Bu durumda statik sürtünmenin büyüklüğü F’ye eşittir.
Birden fazla kuvvet varsa sürtünmeyi doğrudan tek bir kuvvete eşitlemek yerine kuvvet dengesi kurulmalıdır.
Örnek soru ve çözümü
Soru: Yatay zemindeki 5 kg kütleli kutunun statik sürtünme katsayısı 0,4’tür. Kutuya yatay 12 N kuvvet uygulanıyor. Başlangıçta duran kutuya etki eden sürtünme kaçtır? g = 10 m/s² alınız.
Kısa Cevap: Kutu kaymaz. Statik sürtünme 12 N ve uygulanan kuvvete zıt yöndedir.
Çözüm: Düşeyde ek kuvvet ve ivme olmadığından N = mg = 5 × 10 = 50 N. En büyük statik sürtünme 0,4 × 50 = 20 N olur. Uygulanan 12 N bu sınırdan küçük olduğundan sürtünme 12 N değerini alır. Net kuvvet 12 − 12 = 0 N olur.
Uygulanan kuvvet 25 N olursa ne değişir?
Bu örnekte 25 N, 20 N’luk sınırı aşar ve kutu kaymaya başlar. Kayma sırasındaki sürtünme kinetik sürtünme katsayısıyla hesaplanır. Kinetik katsayı verilmeden kayma ivmesinin sayısal değeri bulunamaz.
Sürtünmenin günlük kullanımını sürtünmeyi artıran ve azaltan uygulamalar, farklı sonuçlarını ise sürtünmenin olumlu ve olumsuz etkileri üzerinden inceleyebilirsiniz.
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
Evet. Örneğin yatay masada duran bir kitaba yatay kuvvet uygulanmıyorsa ve kayma eğilimi yoksa statik sürtünme sıfır olabilir.
Hayır. Katsayı sabitken üst sınır artar. Gerçek statik sürtünme ise kaymayı önlemek için gereken değere bağlıdır.
Temasın kaymaya başlama sınırında olduğu durumda fs = μsN alınır. Duran her cisim bu sınırda değildir.
Diğer etkinlik ve alıştırmalar için 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları ana sayfasını inceleyebilirsiniz.