Yüzeyler, kayma hareketlerine direnen bir sürtünme kuvveti uygular ve birçok fizik probleminin bir parçası olarak bu kuvvetin boyutunu hesaplamanız gerekir. Sürtünme miktarı, esas olarak, yüzeylerin üzerlerinde oturan nesnelere uyguladığı "normal kuvvete" ve ayrıca düşündüğünüz belirli yüzeyin özelliklerine bağlıdır. Çoğu amaç için aşağıdaki formülü kullanabilirsiniz:
sürtünmeyi hesaplamak içinN“normal” kuvveti temsil eden ve “μ” yüzeyin özelliklerini bünyesinde barındırmaktadır.
Sürtünme, birini diğerinin üzerinde hareket ettirmeye çalıştığınızda iki yüzey arasındaki kuvveti tanımlar. Kuvvet harekete direnir ve çoğu durumda kuvvet harekete zıt yönde etki eder. Moleküler seviyede, iki yüzeyi birbirine bastırdığınızda, her birinde küçük kusurlar var. yüzey birbirine kenetlenebilir ve bir malzemenin molekülleri arasında çekici kuvvetler olabilir ve diğeri. Bu faktörler, birbirlerini geçmelerini zorlaştırır. Yine de sürtünme kuvvetini hesaplarken bu seviyede çalışmıyorsunuz. Fizikçiler, gündelik durumlar için tüm bu faktörleri “katsayı” içinde bir araya toplarlar.μ.
"Normal" kuvvet, bir cismin üzerinde durduğu (veya üzerine bastırıldığı) yüzeyin cisme uyguladığı kuvveti tanımlar. Düz bir yüzeydeki hareketsiz bir nesne için, kuvvet yerçekiminden kaynaklanan kuvvete tam olarak karşı olmalıdır, aksi takdirde nesne Newton'un hareket yasalarına göre hareket ederdi. “Normal” kuvvet (N) bunu yapan kuvvetin adıdır.
Her zaman yüzeye dik hareket eder. Bu, eğimli bir yüzeyde, yerçekimi kuvvetinin doğrudan aşağıyı işaret ederken, normal kuvvetin hala yüzeyden doğrudan uzağa işaret edeceği anlamına gelir.
Normal kuvvet, çoğu durumda basitçe şu şekilde tanımlanabilir:
N= mg
Buraya,mnesnenin kütlesini temsil eder vegsaniyede 9,8 metre (m/s) olan yerçekimi ivmesini ifade eder.2) veya kilogram başına netwon (N/kg). Bu sadece nesnenin “ağırlığı” ile eşleşir.
Eğimli yüzeyler için, yüzey eğimli oldukça normal kuvvetin gücü azalır, bu nedenle formül şöyle olur:
N=mg\cos{\theta}
İleθyüzeyin eğimli olduğu açıyı temsil eder.
Basit bir örnek hesaplama için, üzerinde 2 kg'lık bir tahta blok bulunan düz bir yüzey düşünün. Normal kuvvet doğrudan yukarıyı gösterir (bloğun ağırlığını desteklemek için) ve şunu hesaplarsınız:
N=2\times 9,8 = 19,6\text{ N}
Katsayı, nesneye ve üzerinde çalıştığınız belirli duruma bağlıdır. Nesne yüzeyde hareket etmiyorsa, statik sürtünme katsayısını kullanırsınız.μstatik, ancak hareket ediyorsa kayma sürtünme katsayısını kullanırsınızμkaymak.
Genel olarak, kayma sürtünme katsayısı, statik sürtünme katsayısından daha küçüktür. Başka bir deyişle, zaten kayan bir şeyi kaydırmak, hareketsiz olan bir şeyi kaydırmaktan daha kolaydır.
Düşündüğünüz malzemeler de katsayıyı etkiler. Örneğin, daha önceki ahşap blok bir tuğla yüzeyinde olsaydı, katsayı 0,6 olurdu, ancak temiz ahşap için 0,25 ile 0,25 arasında herhangi bir yerde olabilir. 0,5. Buz üzerinde buz için statik katsayı 0,1'dir. Yine, kayma katsayısı bunu buz üzerinde buz için 0,03'e ve ahşap zemin için 0,2'ye düşürür. Odun. Bunları çevrimiçi bir tablo kullanarak yüzeyiniz için arayın (bkz. Kaynaklar).
Sürtünme kuvvetinin formülü şu şekildedir:
F=\mu N
Örneğin, ahşap bir masanın üzerinde duran 2 kg kütleli bir tahta bloğun sabitten itildiğini düşünün. Bu durumda, statik katsayıyı kullanırsınız.μstatik = 0,25 ila 0,5 ahşap için. almaμstatik = 0,5 sürtünmenin potansiyel etkisini maksimize etmek veN = 19.6 N öncekinden, kuvvet:
F=0.5\times19.6 = 9.8\text{ N}
Sürtünmenin yalnızca harekete direnmek için güç sağladığını unutmayın, bu nedenle hafifçe itmeye başlarsanız ve daha sıkı, sürtünme kuvveti, az önce hesapladığınız maksimum değere yükselecektir. Fizikçiler bazen yazarFmaksimum Bu noktayı açıklığa kavuşturmak için.
Blok hareket ettiğinde,μkaymak = 0.2, bu durumda:
F_{slayt}=\mu_{slayt} N=0.2\times 19.6 = 3.92\text{ N}