1. Sürtünmə qüvvəsinin tərifi
Sürtünmə, bir-birinə toxunan cisimlərin səthləri arasında işləyən bir müqavimətdir. Bu mövzuda öyrənilən sürtünmə qüvvəsi, bir-birinə toxunan iki bərk cisim səthi arasında təsir edən sürtünmə qüvvəsi ilə əlaqədardır. Məsələn, şüanın əsası ilə döşəmə səthi arasındakı sürtünmə, ayaqqabının əsası ilə döşəmə səthi arasındakı sürtünmə, avtomobilin təkərləri ilə yol səthi arasındakı sürtünmə.
Sürtünmə qüvvəsi, cisimlər çox hamar olsa da, həmişə bir-birinə toxunan bərk cisimlərin səthində işləyir. Hətta hamar səthlər belə mikroskopik miqyasda əslində çox kələ-kötür olur. Bir cisim hərəkət etdikdə, bu mikroskopik silsilələr hərəkətə mane olur. Atom səviyyəsində səthdəki çıxıntı atomların digər səthlərə çox yaxın olmasına səbəb olur ki, atomlar arasındakı elektrik qüvvələri hərəkət edən cismin iki səthi arasında birləşmə kimi kimyəvi rabitələr yarada bilsin. Bir cisim hərəkət etdikdə, məsələn, masanın səthinə bir kitab itələdikdə, kitabın hərəkəti maneələrlə qarşılaşır və nəhayət dayanır. Bu, rabitənin əmələ gəlməsi və boşalması ilə əlaqədardır.
Əgər bir cismin səthi başqa bir cismin səthinə sürtünərsə, bu cisimlərin hər biri bir-biri arasındakı sürtünmə üzərində işləyir. Hərəkət edən cismin sürtünmə qüvvəsi həmişə cismin hərəkət istiqamətinin əks istiqamətində olur. Cisimlərin hərəkətini maneə törətməklə yanaşı, sürtünmə aşınmaya və zədələnməyə səbəb ola bilər. Bunu nəqliyyat vasitəsinin mühərrikində də müşahidə edə bilərik. Məsələn, motosiklet mühərrikinə sürtkü yağı verərkən, əslində mühərrikin içərisində yaranan sürtünmə qüvvəsini azaltmaq istəyirik. Əgər ona sürtkü yağı verilməsə, nəqliyyat vasitəmizin mühərriki tez bir zamanda zədələnir. Bu nümunə sürtünmənin yaratdığı itkilərdən biridir.
2. Növləri sürtünmə qüvvələri
Sürtünmə qüvvələrinin iki növü var: statik sürtünmə qüvvəsi (fs ) və kinetik sürtünmə qüvvəsi (fk ) . Statik sürtünmə qüvvəsi cisim hərəkət etmədikdə, kinetik sürtünmə qüvvəsi isə cisim hərəkət edərkən işləyir. Əgər masanı itələsəniz, lakin masa hərəkət etməyibsə, sükunətdə olan masaya təsir edən sürtünmə qüvvəsi statik sürtünmə qüvvəsidir. Əksinə, masa hərəkət edərkən masaya təsir edən sürtünmə qüvvəsi kinetik sürtünmədir. Hərəkət edən masa həmişə itələnmirsə, masa bir müddət hərəkət etdikdən sonra dayanacaq. Masa masanın hərəkətini bloklayan kinetik sürtünmə qüvvəsi səbəbindən dayanır.
Hamar bir şeyin üzərinə basarkən sürüşmüsünüzmü? Sürüşdüyünüz zaman ayaqqabının altlığı ilə hamar səthli sandaletin altlığı arasında işləyən sürtünmə qüvvəsi kinetik sürtünmədir. Bu problem motosikletin və ya avtomobilin yaş və hamar yol səthində təkər sürüşənə qədər əyləcləməsi ilə eynidir. Təkərlər sürüşdükdə təkərin səthi ilə yol səthinə təsir edən sürtünmə qüvvəsi kinetik sürtünmə qüvvəsidir. Əksinə, yeriyərkən ayaqqabının altlığı və ya sandaletin altlığı ilə döşəmə səthi arasında işləyən sürtünmə qüvvəsi statik sürtünmə qüvvəsidir. Eynilə, təkərlər sürüşmədikdə təkərin səthi ilə yola təsir edən sürtünmə qüvvəsi statik sürtünmədir.
2.1 Statik sürtünmə qüvvəsi
Statik sürtünmə qüvvəsi, cisimlər hələ hərəkət etmədikdə bir-birinə toxunan cisimlərin səthinə təsir edən sürtünmə qüvvəsidir.
Şəkil 1-də düz bir müstəvinin səthində hələ də olan bir cisim göstərilir. Əgər cisim hələ hərəkət etməyibsə, statik sürtünmə qüvvəsi (fs) dartma qüvvəsindən (F) kiçikdir. Əgər o, çəkilməyə davam edərsə, cisim hərəkət edəcək. Sağ cisim hərəkət etdikdə, statik sürtünmə qüvvəsinin (f) böyüklüyü...s) dartma qüvvəsinin böyüklüyünə (F) bərabərdir.
Nyutonun Birinci Qanunu, ümumi qüvvənin (nəticə qüvvəsinin) sıfır olduğu təqdirdə cisimlərin sükunətdə olduğunu bildirir.
ΣF y = 0 (Obyekt dayanır və şaquli istiqamətdə hərəkət etmir)
N – w = 0
N = w (1.2)
1.1 tənliyindəki N-i 1.2 tənliyindəki N ilə əvəz edin
f s = μ s w
f s = μ s mq (1.3)
fs = statik sürtünmə (N), μs = statik sürtünmə əmsalı, N = normal qüvvə (N), w = cazibə qüvvəsi (N), m = kütlə (kq), g = cazibə qüvvəsinin sürətlənməsi (m/ s² )
Statik sürtünmə əmsalını təyin etmək istəyirsinizsə, 1.1b tənliyindən istifadə edin
Σf x = 0 (Obyekt dayanır və üfüqi istiqamətdə hərəkət etmir)
F – f s = 0
F = fs ( 1.4)
Cisim hərəkət etməyə başladıqda, maksimum statik sürtünmə qüvvəsi itələmə və ya çəkmə qüvvəsinin böyüklüyünə bərabərdir.
2.2 Kinetik sürtünmə qüvvəsi
Kinetik sürtünmə qüvvəsi, bir cisim hərəkət edərkən bir-birinə toxunan cisimlərin səthinə təsir edən sürtünmə qüvvəsidir.
Kinetik sürtünmə əmsalını (μ k ) təyin etmək istəyirsinizsə , 1.5 b tənliyindən istifadə edin
Şəkil 2, sabit sürətlə hərəkət etməsi üçün müntəzəm olaraq çəkilən bir cismi göstərir. Sabit sürətlə hərəkət edərkən kinetik sürtünmə qüvvəsinin (fk) böyüklüyü dartma qüvvəsinin (F) böyüklüyünə bərabərdir.
Nyutonun Birinci Qanunu, ümumi qüvvənin (nəticə qüvvəsinin) sıfır olduğu təqdirdə bir cismin sabit sürətlə hərəkət etdiyini bildirir.
ΣF x = 0 (cisimlər üfüqi istiqamətdə sabit sürətlə hərəkət edir)
F – f k = 0
F = f k (1.6)
Nümunə məsələ 1:
Tələbə dinamometr (qüvvə ölçən cihaz) istifadə edərək masanın üzərində yerləşən 1 kq kütləli şüanı çəkir. Şüa hərəkət etdikdə dinamometr 2 N rəqəmini göstərir. Əgər cazibə qüvvəsinin sürətlənməsi = 10 m/s² - dirsə, (a) statik sürtünmə qüvvəsinin böyüklüyünü (b) statik sürtünmə əmsalını təyin edin.
Həll:
Məlumdur : m = 1 kq, F = 2 N, g = 10 m/s² , w = mg = 10 N
(a) f s
Şüa hərəkət etdikdə, statik sürtünmə qüvvəsinin böyüklüyü dartma qüvvəsinin böyüklüyünə bərabərdir (1.4 tənliyi ilə müqayisə edin). Beləliklə, fs = F = 2 N.
(b) μ s
f s = μ s w
2 N = (μ s )(10 N)
μ s = 2 N / 10 N = 0.2
Nümunə məsələ 2:
Masanın səthinin üzərində yerləşən 1 kq kütləli bir şüa müntəzəm olaraq çəkilir ki, şüa sabit sürətlə hərəkət etsin. Şüa sabit sürətlə hərəkət etdikdə, dinamometr 1 N rəqəmini göstərir. Əgər cazibə qüvvəsinin sürətlənməsi = 10 m/s2 olarsa , (a) kinetik sürtünmə qüvvəsinin böyüklüyünü (b) kinetik sürtünmə əmsalını təyin edin.
Həll:
Məlumdur: m = 1 kq, g = 10 m/s² , F = 1 N, w = mg = 10 N
(a) f k
Şüa müntəzəm və ya sabit sürətlə hərəkət etdikdə, kinetik sürtünmə qüvvəsinin böyüklüyü dartma qüvvəsinin böyüklüyünə bərabərdir (1.6 tənliyi ilə müqayisə edin).
Beləliklə, f k = F = 1 N
(b) μ k
f k = μ k w
1 N = (μ k )(10 N)
μ k = 1 N / 10 N = 0.1
