Kitaptaki Soru Metni ve Verilenler
1. ÜNİTE Araba motorları, bisiklet zincirleri gibi bazı sistem ler için sürtünme kuvveti en aza indirilmelidir. Bu nunla birlikte bazı durumlarda sürtünme kuvvetine gereksinim duyulur. Örneğin sürtünme kuvvetinin olmadığı bir ortamda düz bir kaldırımda yürümek mümkün olmaz. Şekil 1.3: a’daki kaldırımda yürüyen adam bir aya ğını öne doğru attığında ayak zemin ile temas ettiği an sürtünme kuvveti geriye doğru etki ederek ada mın ayağının ileri gitmesini veya kaymasını engeller. Şekil 1.3: b’deki gibi vücut dikey pozisyon aldığında kaldırımın ayağa uyguladığı sürtünme kuvveti sıfır olur. Şekil 1.3: c’deki gibi ayak geriye doğru atıldı ğında sürtünme kuvveti ayağın kaymasını engelle yecek şekilde ileriye doğru, diğer bir deyişle adamın yürüdüğü yönde olur. Ayak kaymadığı sürece ayağa yüzey tarafından ileri doğ ru bir statik sürtünme kuvveti uygulanır. Bu kuvvet, adamın hareket etmesine yardımcı olur. Nurcan, yanda verilen 20 kg kütleli kutuya ya tayla 37 o açı yapacak şekilde 100 N’lık bir kuvvet uyguluyor. Kutu ve yol arasındaki kinetik sürtünme katsa yısı 0,5 olduğuna göre kutunun ivme büyüklü ğünün kaç N/kg olduğunu hesaplayınız. (sin37 o = 0,6; sin53 o = 0,8; g = 10 N/kg alınız.) Nurcan’ın kutuya uyguladığı 100 N’lık kuvvetin yatay ve düşey bileşenleri Fx = F . cos37 o = 100 . 0,8 = 80 N Fy = F . sin37 o = 100 . 0,6 = 60 N olarak hesaplanır. Düşey eksende denge koşulu sağlanarak normal kuvvet, N = G - Fy = 20 . 10 - 60 = 140 N bulunur. Bu değer kullanılarak hareket hâlindeyken kutuya etki eden kine tik sürtünme kuvveti şu şekilde hesaplanır: fk = k . N = 0,5 . 140 = 70 N Kutunun hareket doğrultusunda (x ekseni) Newton’ın II. Hareket Yasası’nın matematiksel modeli uygu lanırsa kutunun ivmesinin büyüklüğü, Fnet = m . a Fx - fk = m . a 80 - 70 = 20 . a 10 = 20 . a a = 0,5 N/kg olarak hesaplanır. Hareket yönü Uygulanan kuvvet Sürtünme kuvveti Yatay 37o 37 o x y Fuygulanan fk N G Şekil 1.3: Yürüyen bir kişiye yürüyüş esnasında farklı zaman larda etki eden sürtünme kuvvetleri a) Ayak öne atıldığında
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.
