İçerik

• adımlar
• Yöntem 1/2: Gövde Yüzeylerini Sürtünme
• Yöntem 2/2: Ön Direnç
• İpuçları

Ellerinizi birbirine sürttüğünüzde neden ısındığını veya iki parça ahşabı birbirine sürterek neden ateş yakabileceğinizi hiç merak ettiniz mi? Cevap sürtünme! İki cisim birbirine göre hareket ettiğinde, bu hareketi engelleyen bir sürtünme kuvveti ortaya çıkar.Sürtünme, enerjinin ısı, elleri ısıtma, ateşe çarpma vb. şeklinde serbest kalmasına neden olabilir. Daha fazla sürtünme, daha fazla enerji açığa çıkar, bu nedenle mekanik bir sistemdeki hareketli parçalar arasındaki sürtünmeyi artırarak çok fazla ısı elde edersiniz!

adımlar

Yöntem 1/2: Gövde Yüzeylerini Sürtünme

1. 1 İki cisim birbirine göre hareket ettiğinde, aşağıdaki üç süreç gerçekleşebilir: cisimlerin yüzeyindeki düzensizlikler, cisimlerin birbirine göre hareketine müdahale eder; gövdelerin bir veya her iki yüzeyi bu tür bir hareketin sonucu olarak deforme olabilir; her yüzeyin atomları birbirleriyle etkileşime girebilir. Bu süreçlerin tümü sürtünme oluşumunda rol oynar. Bu nedenle, sürtünmeyi artırmak için aşındırıcı bir yüzeye (zımpara kağıdı gibi), deforme olabilir bir yüzeye (kauçuk gibi) veya yapışkan özelliklere sahip bir yüzeye (yapışkan gibi) sahip gövdeleri seçin.
   • Sürtünmeyi artırmak için malzeme seçme hakkında daha fazla bilgi için öğreticilere veya çevrimiçi kaynaklara bakın. Yaygın malzemeler için sürtünme katsayılarını bulabilirsiniz (bir malzemeyi diğerinin yüzeyi üzerinde kaydırmak veya hareket ettirmek için gereken kuvvetin nicel bir özelliği). Bazı malzemelerin sürtünme katsayıları aşağıda listelenmiştir (katsayı ne kadar yüksekse, sürtünme de o kadar fazladır):
   • Alüminyumdan alüminyuma: 0.34
   • Ahşaptan ahşaba: 0.129
   • Kauçuk üzeri kuru beton: 0.6-0.85
   • Kauçuk üzeri ıslak beton: 0.45-0.75
   • Buz üzerinde buz: 0.01
2. 2 Sürtünmeyi artırmak için gövdeleri birbirine daha yakın bastırın, çünkü sürtünme kuvveti, sürtünme gövdesine etki eden kuvvetle orantılıdır (vücutların birbirine göre hareket yönüne dik olarak yönlendirilen kuvvet).
   • Bir arabadaki disk frenleri düşünün. Fren pedalına ne kadar çok basarsanız, fren balataları janta o kadar çok bastırılır, sürtünme o kadar fazla olur ve araba o kadar hızlı durur. Ancak sürtünme ne kadar güçlü olursa, o kadar fazla ısı açığa çıkar, bu nedenle sert fren yapıldığında fren balataları çok ısınır.
3. 3 Bir vücut hareket halindeyse, durdurun. Buraya kadar cisimler birbirine göre hareket ettiğinde oluşan kayma sürtünmesini ele aldık. Kayma sürtünmesi, statik sürtünmeden çok daha azdır, yani birbirine temas eden iki cismi harekete geçirmek için üstesinden gelinmesi gereken kuvvet. Bu nedenle, ağır bir nesneyi hareket ettirmek, hareket halindeyken kontrol etmekten daha zordur.
   • Kayma sürtünmesi ile statik sürtünme arasındaki farkı anlamak için basit bir deney yapın. Sandalyenizi düz bir zemine (halı değil) yerleştirin. Kaymayı önlemek için sandalye ayaklarında lastik veya başka pedler olmadığından emin olun. Hareket ettirmek için sandalyeyi itin. Sandalye hareket ettiğinde, sandalye ile zemin arasındaki kayma sürtünmesinin dinlenme sürtünmesinden daha az olması nedeniyle itmenin sizin için daha kolay hale geldiğini fark edeceksiniz.
4. 4 Sürtünmeyi artırmak için iki yüzey arasındaki gresten kurtulun. Yağlayıcılar (yağlar, vazelin vb.), katılar arasındaki sürtünme katsayısı katı ve sıvı arasındaki sürtünme katsayısından çok daha yüksek olduğu için, birbirine sürtünen cisimler arasındaki sürtünme kuvvetini önemli ölçüde azaltır.
   • Basit bir deney yapın. Kuru ellerinizi birbirine sürtün ve sıcaklıklarının arttığını (daha sıcak olduklarını) fark edeceksiniz. Şimdi ellerinizi ıslatın ve tekrar ovun. Artık sadece ellerinizi ovmak daha kolay değil, aynı zamanda daha az (veya daha yavaş) ısınırlar.
5. 5 Yuvarlanma sürtünmesinden kurtulmak ve birincisinden çok daha büyük kayma sürtünmesi elde etmek için yataklardan, tekerleklerden ve diğer yuvarlanan gövdelerden kurtulun (bu nedenle bir gövdeyi diğerine göre döndürmek, itmekten / çekmekten daha kolaydır).
   • Örneğin, aynı kütleye sahip cisimleri bir kızağa ve tekerlekli bir arabaya koyduğunuzu hayal edin. Tekerlekli bir arabayı hareket ettirmek (yuvarlanma sürtünmesi) bir kızağa (kayan sürtünme) göre çok daha kolaydır.
6. 6 Sürtünme kuvvetini artırmak için sıvının viskozitesini artırın. Sürtünme sadece katıları hareket ettirirken değil, aynı zamanda sıvılarda ve gazlarda (sırasıyla su ve hava) meydana gelir. Bir sıvı ve bir katı arasındaki sürtünme, örneğin sıvının viskozitesi gibi birkaç faktöre bağlıdır - sıvının viskozitesi ne kadar yüksek olursa, sürtünme kuvveti o kadar büyük olur.
   • Örneğin, bir kamışla su ve bal içtiğinizi hayal edin. Viskozitesi düşük su pipetten kolayca geçer, ancak viskozitesi yüksek bal pipetten zor geçer (çünkü bal pipetin duvarlarına daha çok sürtünür).

Yöntem 2/2: Ön Direnç

1. 1 Vücut yüzey alanınızı artırın. Yukarıda belirtildiği gibi, katılar sıvılarda ve gazlarda hareket ettiğinde bir sürtünme kuvveti de ortaya çıkar. Sıvılarda ve gazlarda cisimlerin hareketini engelleyen kuvvete önden direnç (bazen hava direnci veya su direnci de denir) denir. Ön direnç, vücudun sıvı veya gaz yoluyla hareket yönüne dik olarak yönlendirilen vücut yüzey alanındaki artışla daha fazladır.
   • Örneğin, 1 g ağırlığında bir pelet ve aynı ağırlıkta bir kağıt yaprağı alın ve aynı anda bırakın. Tahıl hemen yere düşecek ve kağıt yaprağı yavaşça batacaktır. Burada sürükleme prensibi sadece görülebilir - kağıdın yüzey alanı bir peletinkinden çok daha büyüktür, bu nedenle hava direnci daha fazladır ve kağıt zemine daha yavaş düşer.
2. 2 Yüksek sürtünme katsayısına sahip bir vücut şekli kullanın. Harekete dik yönlendirilen vücut yüzeyi alanı ile ön direnci sadece genel anlamda değerlendirmek mümkündür. Farklı şekillerdeki cisimler, sıvılar ve gazlarla farklı şekillerde etkileşime girer (gövdeler bir gaz veya sıvı içinde hareket ettiğinde). Örneğin, yuvarlak düz bir plaka, yuvarlak top şeklindeki bir plakadan daha fazla sürtünmeye sahiptir. Çeşitli şekillerdeki cisimlerin sürüklenmesini karakterize eden değere sürükleme katsayısı denir.
   • Örneğin, bir uçak kanadı düşünün. Uçak kanadının şekline kanat profili denir. Düşük sürtünme katsayısına (yaklaşık 0.45) sahip şık, dar ve yuvarlak bir şekildir. Öte yandan, bir uçak kanadının kare, dikdörtgen prizma şeklinde olduğunu hayal edin. Bu tür kanatlar için sürükleme muazzam olacaktır (bu doğrudur, çünkü kare bir dikdörtgen prizmanın sürükleme katsayısı 1,14'tür).
3. 3 Daha az aerodinamik gövdeler kullanın. Kural olarak, büyük kübik gövdeler yüksek sürtünmeye sahiptir. Bu tür gövdeler dikdörtgen köşelere sahiptir ve uca doğru daralmazlar. Öte yandan, aerodinamik gövdeler yuvarlatılmış kenarlara sahiptir ve genellikle uca doğru daralır.
   • Örneğin, modern bir araba ile birkaç on yıl önce yapılmış bir arabayı karşılaştırın. Eski arabalar kare şeklindeyken, modern arabalar birçok düzgün viraja sahiptir. Bu nedenle, modern arabalar daha az sürtünmeye sahiptir ve daha düşük motor gücü gerektirir (bu da yakıt ekonomisine yol açar).
4. 4 Açık delikleri olmayan gövdeler kullanın. Gövdedeki herhangi bir açık delik, hava veya suyun delikten akmasına izin vererek sürtünmeyi azaltır (delikler, harekete dik gövde yüzey alanını azaltır). Açık delikler ne kadar büyük olursa, sürtünme o kadar düşük olur. Bu nedenle çok fazla sürüklenme yaratacak (düşüşün hızını yavaşlatmak için) tasarlanan paraşütler, gazlı bezden değil dayanıklı, hafif ipek veya naylondan yapılır.
   • Örneğin, raketin yüzey alanını küçültmek ve sürtünmeyi azaltmak için rakette birden fazla delik açarak pinpon raketinizin hızını artırabilirsiniz.
5. 5 Sürtünmeyi artırmak için gövde hızını artırın (bu, herhangi bir şekle ve malzemeye sahip gövdeler için geçerlidir). Bir nesnenin hızı ne kadar yüksek olursa, içinden geçmesi gereken sıvı veya gazın hacmi o kadar büyük ve sürükleme o kadar büyük olur. Çok yüksek hızlarda hareket eden cisimler muazzam bir sürüklenme yaşarlar, bu nedenle düzene sokulmaları gerekir; aksi takdirde direniş gücü onları yok edecektir.
   • Örneğin, Soğuk Savaş sırasında inşa edilmiş deneysel bir keşif uçağı olan Lockheed SR-71'i düşünün. Bu uçak M = 3.2 gibi yüksek bir hızda uçabilir ve aerodinamik şekline rağmen muazzam bir sürtünmeye maruz kalır (o kadar büyük ki, sürtünme nedeniyle ısıtıldığında uçak gövdesinin yapıldığı metal genişler).

İpuçları

• Sürtünmenin ısı şeklinde çok fazla enerji açığa çıkardığını unutmayın. Örneğin, fren yaptıktan hemen sonra aracın fren balatalarına dokunmayın!
• Yüksek direnç kuvvetlerinin bir sıvı içinde hareket eden bir cismin tahrip olmasına yol açabileceğini unutmayın. Örneğin, bir tekne gezisi sırasında suya bir parça kontrplak koyarsanız (böylece yüzeyi teknenin hareketine dik olur), kontrplak büyük olasılıkla kırılacaktır.