Sürtünme kuvvetiyle ilgili sorulara örnekler

Sürtünme Kuvvetiyle İlgili 6 Soru Örneği

1. Kütlesi 1 kg olan bir cisim, pürüzlü düz bir yüzey üzerinde hareketsiz durmaktadır. Statik sürtünme katsayısı 0,4 ve yerçekimi ivmesi 10 m/s²'dir.²(a) Statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğünü ve (b) bloğun hareket etmeye başlaması için gereken minimum çekme kuvveti F'yi belirleyin!
Pembahasan
Bilinen :
Soruldu :
(a) Statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü (b) Minimum çekme kuvvetinin büyüklüğü (F)
Cevab :
(A) Statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü (f_s)
(B) Minimum çekme kuvveti (F)
Bir cisim F kuvvetiyle çekildiğinde ancak cisim hala hareketsiz ise, cisim üzerinde statik sürtünme kuvveti etki eder. Bir cisim F kuvvetiyle çekildiğinde ve cisim zaten hareket halindeyse, cisim üzerinde kinetik sürtünme kuvveti etki eder. Statik sürtünme, cismin hareketini engeller ve resimde gösterildiği gibi, statik sürtünme kuvvetinin yönü, çekme kuvvetinin (F) yönünün tersidir. Çekme kuvveti (F) statik sürtünme kuvvetiyle aynı büyüklükte olduğunda, cisim hareket eder (cisim hareketsiz kalır). Çekme kuvveti statik sürtünme kuvvetinden büyük olduğunda cisim hareket etmeye başlar.
Dolayısıyla, bloğun hareket etmeye başlaması için gereken minimum çekme kuvveti (F) 4 Newton'dur.

2. Pürüzlü düz bir yüzeye yerleştirilen 1 kg kütleli bir blok, sabit bir hızla düz bir çizgide hareket edecek şekilde F kuvvetiyle çekiliyor. Kinetik sürtünme katsayısı 0,1 ise, çekme kuvveti F'nin büyüklüğünü belirleyiniz! (g = 10 m/s²)²)  
Pembahasan
Bilinen :
Soruldu : F
Cevab :
Düz bir çizgide sabit hızla hareket eden bir cisim = sabit hızla hareket eden bir cisim = ivmesiz hareket eden bir cisim. Newton'un Birinci Yasası, bir cisme etki eden bileşke kuvvet 0 ise cismin ya hareketsiz olduğunu ya da sabit hızla hareket ettiğini belirtir.
Blok sabit bir hızla hareket ediyor, bu nedenle bloğa etki eden bileşke kuvvet 0'dır. Bileşke kuvvetin 0 olması için, sağa doğru çekme kuvveti F'ye ek olarak, F ile aynı büyüklükte ancak sola doğru yönlenmiş bir kuvvet olmalıdır. Söz konusu kuvvet, kinetik sürtünme kuvvetidir; yani cisim hareket halindeyken bloğa etki eden kinetik sürtünme kuvvetidir. Matematiksel olarak:
Nesne düz bir çizgide sabit bir hızla hareket ettiğinden, çekme kuvvetinin büyüklüğü F = f'dir._s = 1 Newton

3. Kütlesi 1 kg olan bir kutu, pürüzlü eğimli bir düzlemde sabit hızla aşağı doğru kaymaktadır. Kinetik sürtünme katsayısını belirleyiniz… (g = 10 m/s²)²)
Pembahasan

Altyazı :
w = yerçekimi, w_x = eğimli düzlemin yüzeyine paralel yerçekimi bileşeni, w_y = Eğimli düzleme dik olan yerçekimi kuvvetinin bileşeni, N = Normal kuvvet, f_k = kinetik sürtünme kuvveti.

Cevab :
Kutu sabit bir hızla aşağı kayıyor, bu nedenle bileşke kuvvet = 0. Kutu, eğimli bir düzlemin yüzeyinde hareket ediyor ve eğimli düzlemin yüzeyinde w kuvveti var._x ve f_kBu iki kuvvet aynı büyüklükte ancak zıt yönlerde olduğundan, bileşke kuvvet 0'dır.

[İngilizce : Statik ve kinetik sürtünme kuvveti – sorunlar ve çözümler]

4. Eğer cismin kütlesi 4 kg ise, eğim açısı 30°'dir.^o ve 10 m/s²'lik yerçekimi ivmesi^-2 Cisim yine de kayacaktır. Cisim ile eğimli düzlem arasındaki sürtünme katsayısının maksimum değeri…
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
m = 4 kg, g = 10 m/s²
Sorulan soru: Maksimum sürtünme katsayısı nedir?
Cevap :
Statik sürtünme katsayısı kinetik sürtünme katsayısından daha büyüktür; dolayısıyla maksimum sürtünme katsayısı ile kastedilen, maksimum statik sürtünme katsayısıdır.
Nesneler dikey yönde hareket etmezler:
f'yi değiştirin_s denklem 1'de f ile_s 2. denklemde.
5. Bir cisim pürüzlü bir yüzeye yerleştirilip bir kuvvetle çekilirse, sürtünme adı verilen zıt bir kuvvet oluşur. Bu sürtünme kuvvetinin büyüklüğü şunlara bağlıdır...
A. Sürtünme yüzeyinin pürüzlülüğü
B. normal kuvvetin büyüklüğü
C. Sürtünme yüzeylerinin pürüzlülüğü ve normal kuvvetin büyüklüğü
D. çekilen cismin kütlesi
E. nesneyi çeken kuvvetin büyüklüğü
Pembahasan
Statik sürtünme, bir cisim çekilirken ancak henüz hareket etmiyorken etki eder. Kinetik sürtünme ise bir cisim hareket halindeyken etki eder.
Eğer cisim düzlem üzerindeyse, N = w = mg olur.
Eğer cisim eğimli bir düzlem üzerindeyse, N = w olur._y = w cos theta (bkz. örnek problem 1)
Açıklama: f_s = statik sürtünme kuvveti, f_k = kinetik sürtünme kuvveti, N = normal kuvvet, w = yerçekimi, = cismin kütlesi, g = yerçekimi ivmesi.
Eğer problem pürüzlü düz bir yüzeyle ilgiliyse, sürtünme kuvvetinin büyüklüğü yüzey pürüzlülüğüne (sürtünme katsayısı) ve normal kuvvete (N) bağlıdır.
Doğru cevap C şıkkıdır.

6. Eğimli bir düzlem üzerinde hareket eden bir cisme etki eden sürtünme kuvvetinin büyüklüğü şunlara bağlıdır...
A. cismin ağırlığı ve cismin hızı
B. Uçağın yatay düzleme olan eğim açısı ve cismin hızı
C. cismin normal kuvveti ve yüzey pürüzlülüğü
D. cismin ağırlığı ve düzlemin yatay düzleme olan eğim açısı
E. düzlemin yüzey pürüzlülüğü ve cismin hızı
Pembahasan
Eğimli bir düzlemde maksimum statik sürtünme kuvvetinin formülü:
Doğru cevap C şıkkıdır.
Sürtünme katsayısı ise yalnızca yatay düzleme olan eğim açısına (teta) bağlıdır.