Sürtünme kuvveti, hareket halindeki cisimlerin hareketini veya duran cisimlerin harekete geçmesini önleyici yönde oluşan bir kuvvettir. Yüzeylerin pürüzlü olmasından kaynaklı oluşan bir kuvvettir. Aynı zamanda hava veya su gibi maddeler de içerisinde bulunan cisimlere sürtünme kuvveti uygular.
Sürtünme kuvveti harekete ters yönde ya da durgun halde iken genellikle net kuvvete ters yönde oluşur. Sürtünme kuvveti, statik sürtünme kuvveti ve kinetik sürtünme kuvveti olmak üzere iki çeşittir.
- Kinetik sürtünme kuvveti () hareketli halde,
- Statik sürtünme kuvveti () durgun halde etki eden sürtünme kuvveti olarak tanımlanır.
Statik sürtünme kuvveti kinetik sürtünme kuvvetinden daha yüksektir. Bu yüzden araba fren sistemlerinde veya sürtünme kuvvetine fazlaca ihtiyaç duyan sistemler statik sürtünmeyi sağlayacak şekilde kurgulanır.
Sürtünme Kuvvetini Etkileyen Faktörler
Sürtünme kuvveti cismin hareket doğrultusuna dik olan yani cisimleri yüzeye dik bastıran tepki kuvveti() ile doğru orantılıdır. Burada N kuvveti sadece cismin kütlesi ile oluşmaz uygulanan kuvvetlerin dik bileşenleri de eklenmelidir.
Sürtünme kuvvetini etkileyen diğer değişken ise sürtünme katsayısıdır (k). Sürtünme katsayısı birimi olmayan bir niceliktir ve yüzeyin cinsine göre değişir. Sürtünme katsayısı cisim durgun iken statik, hareketli iken kinetik sürtünme katsayısı ismini alır ve hesaplamalarda bu değerler dikkate alınır. Örneğin beton üzerinde bulunan plastiğe; statik olarak , kinetik olarak değerlerinde sürtünme katsayısıyla sürtünme uygular.
Yukarıdaki faktörlerden yola çıkarak; sürtünme kuvveti,
şeklinde tanımlanır.
- =Sürtünme Kuvveti
- =Cismi yüzeye dik olarak bastıran net kuvvetir. Buna hareket doğrultusuna dik kuvvetlerin bileşkesi diyebiliriz.
- k = Zemin ve cismin sürtünen yüzeyine bağlı olan sürtünme kat sayısıdır ve birimsizdir. Yüzey türüne göre büyüklüğü değişir ve
Aşağıdaki grafikte görüldüğü gibi kinetik sürtünme kuvveti statik sürtünme kuvvetinden daima daha küçüktür ve bir cisme uygulanan kuvvet arttıkça sürtünme kuvveti artar. Bir cisim harekete geçtikten sonra hızı ne olursa olsun sürtünme kuvveti değerinde sabitlenmektedir.
Sürtünme Kuvvetinin Genel Özellikleri
- Aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi kayarak ilerleyen cisimlerde sürtünme kuvveti cismin hareketine zıt yönlü oluşur.
- Dönerek ilerleyen cisimlerde ise cismin hareketini sağlamak için sürtünme kuvveti cismin hareketiyle aynı yönde oluşur.
- Yüzeyin cisme gösterdiği tepki kuvveti yüzeye etkiyen dik kuvvetle doğru orantılıdır
- Sürtünme kuvveti cismin sürtünen yüzey alanına bağlı değildir. Aşağıda aynı cismin için iki farklı durumunda da oluşan sürtünme kuvveti aynıdır.
- Cisme uygulanan kuvvet sürtünme kuvvetinin maksimum değerinden küçükse; sürtünme kuvveti uygulanan kuvvet kadardır. Aşağıda görülen şekilde sürtünme kuvveti 20 N’dur. Başlangıçta 10 N kuvvet uygulandığında sürtünme kuvveti 10 N, 20 N uygulandığında 20 N olur. Kuvvet 20 N’un üzerine çıktığında sürtünme kuvveti sabit kalır ve cisim harekete başlar.
Günlük hayatta sürtünme kuvveti her yerde karşımıza çıkar. Araçların fren yapabilmeleri, hareketi için sürtünme kuvvetine ihtiyacı vardır. Atmosferimize giren bir meteorun parçalanması da havanın uyguladığı sürtünme kuvvetinden dolayıdır.
Araçların lastik yüzeylerinde ki değişik boyut ve şekildeki girintiler sürtünme kuvvetini artırmak veya azaltmak amacıyla oluşturulur. Karlı havalarda takılan zincirler yine sürtünme kuvvetini artırma amaçlıdır.
