Kitaptaki Soru Metni ve Verilenler
1. ÜNİTE İnsan vücudunun birçok bölümü arasında düşük sürtünme katsayıları söz konusudur. Örneğin eklemlerdeki kemik uçlarının pürüzsüz, camsı bir yü zey oluşturan kıkırdaklarla kaplı olması, iki kemik ucu arasındaki sürtün me katsayısını düşürür. Ayrıca eklemler, sürtünme katsayısını düşürmek ve aşınmayı azaltmak için bir sıvı üretir (Görsel 1.22). Hasar görmüş eklemler yapay eklemlerle değiştirilebilmektedir. Bu tip cerrahi işlemler sırasında çok düşük sürtünme katsayılarına sahip paslanmaz çelik, titanyum gibi me taller ile polietilen gibi plastikler kullanılabilir. Yutma sürecinde ağızda üretilen tükürük, organlar arasında bulunan kay gan mukus sıvısı, ultrasonik görüntülemelerde kullanılan jeller; sürtünme katsayısını azaltan maddelere verilebilecek örneklerden bazılarıdır. Kıkırdak Sinovyal sıvı Kemik uçları Görsel 1.22: Sağlıklı bir eklemin genel görünüşü ve sinovyal sıvısı Öykü, yer çekimi ivmesinin yaklaşık 10 N/kg olarak kabul edildiği bir ortam da yatay bir masa üzerinde duran 1 kg kütleli bir blok üzerine zemine dik ola cak şekilde farklı büyüklükte kuvvetler uyguluyor. Kardeşi Özgü ise aynı anda bir kuvvetölçer yardımı ile cisme yatay kuvvet uyguluyor ve cismin harekete geçtiği anı tespit ediyor. İki kardeşin yaptıkları deney sonucunda ulaştıkları veriler aşağıdaki tabloda verilmiştir. Blok Üzerine Uygulanan Dik Kuvvet (N) Statik Sürtünme Kuvvetinin Maksimum Değeri (N) Masa Yüzeyinin Blok Üzerine Uyguladığı Normal Kuvvet (N) Maksimum Statik Sürtünme Kuvvetinin Normal Kuvvete Oranı 0 3 5 4,5 10 6 20 9 Tabloda boş bırakılan yerleri doldurarak yüzey ile cisim arasındaki statik sürtünme katsayısını hesaplayınız. Deneyin gerçekleştirildiği ortamın çekim ivmesinin büyüklüğü 10 N/kg’dır. Cismin ağırlığı, kütle ile çe kim ivmesinin çarpılması sonucu 1 . 10 = 10 N bulunur. Yüzeyin bloka uyguladığı kuvvet değerleri sırası ile 10 N, 15 N, 20 N ve 30 N olarak hesaplanır. Blok Üzerine Uygulanan Dik Kuvvet (N) Statik Sürtünme Kuvvetinin Maksimum Değeri (N) Masa Yüzeyinin Blok Üzerine Uyguladığı Normal Kuvvet (N) Maksimum Statik Sürtünme Kuvvetinin Normal Kuvvete Oranı 0 3 10 0,3 5 4,5 15 0,3 10 6 20 0,3 20 9 30 0,3 Statik sürtünme kuvvetinin maksimum değerinin normal kuvvete oranı, statik sürtünme katsayını verir. Tüm değerler için bu oran 0,3 olarak hesaplanır. Örnek Cevap
Ayrıntılı Adım Adım Çözüm
Newton'ın İkinci Hareket Yasasına göre bir cisme etkiyen net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir (F_net = m·a).
Sürtünmeli yüzeylerde sürtünme kuvveti daima harekete veya hareket eğilimine zıt yöndedir ve f_s = k·N (k: sürtünme katsayısı, N: dik tepki kuvveti) formülüyle bulunur.
