Statik sürtünme olması gereken bir kuvvettir.aşmakbir şeyin gitmesi için. Örneğin, birisi ağır bir kanepe gibi sabit bir nesneyi hareket etmeden itebilir. Ancak, daha fazla zorlarlarsa veya güçlü bir arkadaşının yardımını alırlarsa, sürtünme kuvvetini yenecek ve hareket edecektir.
Kanepe hareketsizken,statik sürtünme kuvveti, uygulanan itme kuvvetini dengeler.. Bu nedenle,statik sürtünme kuvveti, uygulanan kuvvetin zıt yönde hareket etmesiyle doğrusal bir şekilde artar, maksimum değere ulaşana ve nesne hareket etmeye başlayana kadar. Bundan sonra, nesne artık statik sürtünmeden değil, kinetik sürtünmeden dirençle karşılaşır.
Statik sürtünme genellikle kinetik sürtünmeden daha büyük bir sürtünme kuvvetidir - bir koltuğu zeminde itmeye başlamak, onu devam ettirmekten daha zordur.
Statik Sürtünme Katsayısı
Statik sürtünme, nesne ile üzerinde bulunduğu yüzey arasındaki moleküler etkileşimlerden kaynaklanır. Böylece, farklı yüzeyler farklı miktarlarda statik sürtünme sağlar.
Farklı yüzeyler için statik sürtünmedeki bu farkı tanımlayan sürtünme katsayısı,
μs.Bu makaleyle bağlantılı olan veya deneysel olarak hesaplanan gibi bir tabloda bulunabilir.Statik Sürtünme Denklemi
Nerede:
- Fs= Newton cinsinden statik sürtünme kuvveti (N)
- μs = statik sürtünme katsayısı (birim yok)
- FN = Newton (N) cinsinden yüzeyler arasındaki normal kuvvet
Maksimum statik sürtünme, eşitsizlik bir eşitlik haline geldiğinde elde edilir, bu noktada nesne hareket etmeye başladığında farklı bir sürtünme kuvveti devreye girer. (Kinetik sürtünme kuvveti veya kayma sürtünmesi, kinetik sürtünme katsayısı olarak adlandırılan ve bununla gösterilen farklı bir katsayıya sahiptir.μk .)
Statik Sürtünme ile Örnek Hesaplama
Bir çocuk 10 kg'lık bir lastik kutuyu kauçuk bir zemin boyunca yatay olarak itmeye çalışıyor. Statik sürtünme katsayısı 1.16'dır. Çocuğun kullanabileceği maksimum güç nedir?olmadankutu hiç hareket ediyor mu?
[hareketsiz kutuya uygulanan, sürtünme, yerçekimi ve normal kuvvetleri gösteren bir serbest cisim diyagramı ekleyin]
İlk olarak, net kuvvetin 0 olduğuna dikkat edin ve kutu üzerindeki yüzeyin normal kuvvetini bulun. Kutu hareket etmediğinden, bu kuvvetin büyüklüğü, zıt yönde hareket eden yerçekimi kuvvetine eşit olmalıdır. HatırlamakFg = mgneredeFgyerçekimi kuvvetidir,mnesnenin kütlesi vegyerçekiminden kaynaklanan ivmedir.
Yani:
F_N=F_g=10\times 9.8 = 98\text{ N}
O zaman F için çözs yukarıdaki denklem ile:
F_s=\mu_s\times F_N=1.16\times 98 = 113.68\text{ N}
Bu, kutunun hareketine karşı koyacak maksimum statik sürtünme kuvvetidir. Bu nedenle, aynı zamanda kutu hareket etmeden çocuğun uygulayabileceği maksimum kuvvet miktarıdır.
Unutmayın, çocuk herhangi bir kuvvet uyguladığı sürecemaksimum statik sürtünme değerinden daha az, kutu hala hareket etmeyecek!
Eğik Düzlemlerde Statik Sürtünme
Statik sürtünme sadece uygulanan kuvvetlere karşı değildir. Nesnelerin yokuşlardan veya diğer eğimli yüzeylerden aşağı kaymasını önleyerek yerçekimine direnir.
Bir açıda, aynı denklem geçerlidir, ancak kuvvet vektörlerini yatay ve dikey bileşenlerine ayırmak için trigonometri gereklidir.
20 derece eğimli bir düzlemde duran 2 kg'lık bir kitap düşünün. Kitabın hareketsiz kalması için,eğik düzleme paralel kuvvetler dengelenmelidir. Diyagramın gösterdiği gibi, statik sürtünme kuvveti yukarı yönde düzleme paraleldir; karşıt aşağı doğru kuvvet yerçekiminden kaynaklanır - bu durumda olsa da,sadece yerçekimi kuvvetinin yatay bileşenistatik sürtünmeyi dengeliyor.
Bileşenlerini çözmek için yerçekimi kuvvetinden bir dik üçgen çizerek ve bu üçgendeki açının düzlemin eğim açısına eşit olduğunu bulmak için biraz geometri,yerçekimi kuvvetinin yatay bileşeni(uçağa paralel bileşen) o zaman:
F_{g, x}=mg\sin{\theta}=2\times 9.8\times\sin{20}=6.7\text{ N}
Bu, kitabı yerinde tutan statik sürtünme kuvvetine eşit olmalıdır.
Bu analizde bulunabilecek bir diğer değer de statik sürtünme katsayısıdır. Normal kuvvetdikkitabın dayandığı yüzeye. Yani bu kuvvet olmalıdikey bileşenle dengelenmişyerçekimi kuvveti:
F_{g, y}=mg\cos{\theta}=2\times 9.8\times\cos{20}=18.4\text{ N}
Ardından, denklemi statik sürtünme için yeniden düzenlersek:
\mu_s=\frac{F_s}{F_N}=\frac{6.7}{18.4}=0.364