Cevap Yaz Önceki Konu Sonraki Konu

Statik Sürtünme Kuvvetinin Bulunması

1
  • 1 Gönderen Gabriella
Gabriella
5 Kasım 2008 16:00   |   Mesaj #1   |   
Avatarı yok
Ziyaretçi
Statik Sürtünme Kuvvetinin bulunması

Thu, Apr 17, 2008
Makaleler

Fizik öğretmeni dergisinin 2008 yıl, Şubat ve Mart aylarında Sayın Mehmet Çakır statik sürtünme katsayısının bulunması için değişik bir yöntem
göstermiş ve bu yöntem haklı olarak ilgi görmüştür. Bu anlatımda bazı yetersizlikler gördüğümüz için ve okurların buradaki sürtünme ve kuvvet momenti kullanışını daha iyi anlamaları için bu yazıyı hazırladık.
Statik ve dinamik (öteleme ve dönme hareketleri için) sürtünme katsayısı iki temiz (aralarında hiçbir şey olmayan) malzeme için bulunuyor. Bu malzemelerin sürtünen yüzeyleri mümkün olduğu kadar pürüzsüz ve homojen olmalıdır. Şimdiki teknolojiler malzemelerin yüzeylerini çok iyi şekilde dümdüz yapma imkanları vermektedir. Bu durumda ise malzemelerin yüzeylerindeki moleküller etkileşebilirler ve sonuçta statik sürtünme katsayısı temasta olan yüzeylerin alanlarına da bağlı olabilir. Diğer yandan okul fiziğinde anlatılan durumda sürtünmeleri incelenen cisimler sert (rijit cisim) olarak ele alınmaktalar.
Sayın Mehmet Çakır bir dikdörtgen prizma şeklindeki kutunun statik sürtünmesini ele alıyor. Ama bu kutunun ağırlık merkezi onun geometrik merkezinin (ortasının) çok dışında da olabilir ve ağırlık kuvvetinin vektörü tabanın merkezinden de geçmeyebilirdi. Aynı zamanda kutunun alt yüzeyi homojen şekilde işlenmemiş de olabilirdi. Bu durumlarda sürtünme katsayısı bu yöntemle yeteri kadar doğrulukla bulunamazdı.
Sayın Mehmet Çakır kutuyu bir cetvelle itiyor ve bunu doğru şekilde yapıyor. Ama onun hareketlerini izleyenler için cetvelin uzunluğuna dikkat edilmemesini ama cetvelin ucunun kutunun ortalarından aşağıda bir yerden başlanarak yukarıya doğru kaydırmasının sebebini ve kutunun ortasından itmenin önemini anlatması iyi olurdu. Cetveli yukarıdan aşağı kaydırmak yanlış olurdu, demek de gerekirdi. Neden cetvel yerine kalın bir cisim kullanılmadığı da izah edilmedi. Diğer taraftan, eğer kutunun yukarı kısmına kuvvet uygulayarak devirmeye kalksak bu kez kuvvet statik sürtünme kuvvetinden az olacaktı. Cetvel ince olmalıdır ve onun düzlemini yatay düzleme paralel olarak tutmak bu deneyde önemlidir. Ne yazık ki bu çok önemli şartlar izah edilmemiş.
Deneyi izleyen birinin cetvele uygulanan kuvvetin nasıl ayarlandığı, değişip değişmediği gibi hususları da anlaması imkanı yoktur. Çünkü cetvele uygulanan kuvvet ile statik sürtünme kuvveti arasındaki ilişki pratik olarak aydınlatılmamıştır. Cetvelle kutuya uygulanan kuvvetin serbest vektör (uygulandığı nokta serbest olarak değiştirilebilen vektör) özelliği taşımadığı, ama kaydırılabilen vektör (yalnız vektörün kendi doğrultusu boyunca kaydırılabilen vektör) olduğu da izah edilmeliydi. Bu mahzurlardan dolayı kutu duyarlı dinamometre ile çekilmiş olsaydı, deney daha iyi açıklanabilirdi. Bunları anlatmak için şekli aşağıdaki kullanalım.
Kutunun cetvelle itilen yüzünün karşısındaki yüzeyin dışında bu kuvvetin uygulanması gereken U noktasının kesin şekilde belirlenmesi gerekir. Bu nokta kutunun ağırlık kuvvetinin doğrultusuna paralel olan NM çizgisi üzerinde olacaktır. Aynı zamanda bu paralel çizgileri taşıyan düzlem (ağırlık kuvveti vektörünü, MN ve dinamometrenin bağlandığı çizgilerini) kutunun bu yüzeyine ve altına dik olmalıdır. Kuvvetin uygulanması gereken U noktası, cetvelle yapılana benzer olarak, MN çizgisi üzerinde aşağıdan yukarı deneme yolu ile bulunmalıdır. Dinamometre yalnız bu noktaya değil, kutunun aynı tarafının dış yüzeyinde yerleşen ve bu noktadan kutunun tabanına paralel olarak geçen çizgi üzerindeki iki noktaya da uygulanabilir. Yalnız bu noktalar ilk bulduğumuz U noktasına göre sağında ve solunda simetrik şekilde yerleşmiş olmalıdırlar. Dinamometre bu noktalardan bağlanırsa kutu sağa sola yalpalamadan çekilebilir, yani kutunun devrilmesi mekanik açıdan daha kararlı şekilde olur.


Sayın Mehmet Çakır tam homojen olan (kütle merkezi tam olarak dikdörtgen prizmanın geometrik merkezinde olan) bir kutu için

ifadesini yazmıştır. Burada l = AD ve d = UM dir. Birincisi bu ifade elimizde olan herhangi bir dikdörtgen için bile geçerli değil. İkincisi bu ifade kutuyu devirmek için geçerli olan kuvvet momentleri için yazılmış bir denklemdir. Bu denklemin solunda, ele alınan kutu için değişmez olan, kutunun ağırlığı ve bu ağırlık kuvvetinin dikdörtgenin EF kenarına göre kolu yer almışlar. Denklemin sağ tarafında ise dikdörtgeni deviren kuvvetin, kutunun EF kenarına göre momentin en küçük değeri yer alıyor. (Kutu kaydırılmadan, yani onun EF kenarı yerinden kıpırdamadan ve dönme ekseni olarak kullanılarak devrilmeye başlaması için gereken değeri.) Bu şartı sağlayan Fd çarpımı uygulanan momentumun en küçük değeri olduğundan sabit bir değerdir. Yalnız d nin büyüklüğünü (U noktasının tabandan olan uzaklığını) artırarak kutunu devirmek için F kuvvetinin bundan daha küçük olan değerlerini de kullanabilirdik. O ki bu kutu ile onun altındaki malzeme arasındaki statik sürtünme kuvveti sabittir. Bu nedenle uygulanan kuvvetin statik sürtünme kuvvetini karşılayan değeri, kuvvetin uygulandığı U noktasına aşağıdan yukarıya giderek deneme yolu ile bulunur.
Burada öncelikli olan olayların ardındaki fiziğin iyice izah edilmesidir, yoksa nasıl hesap edileceği ve sonucunun 7/22=0.35 olarak verilmesi değil. Statik sürtünmenin bu ve buna benzer yollarla bulunmasının yararsız olduğuna bağlı çok örnekler verebiliriz. (Örneğin kutu devrildikçe kutunun tabanla temasta olan alanı çok azalmış oluyor, basınç çok artıyor ve deformasyonlar başlıyor. Bu da kutu ile onun altındaki malzeme arasındaki statik sürtünme kuvvetinin değişmesine neden oluyor. Dikdörtgen prizmanın ve özellikle tabanı büyük ve ağırlık merkezi çok aşağıda olan herhangi bir şekildeki cisimler için bu yöntem genelde uygulanamaz. Çünkü cismi devirmek için gereken kuvvetin dönme eksenine göre kolu küçük olur ve bu nedenle uygulanan kuvvetin büyüklüğü statik sürtünme kuvvetinden fazla olur. Bu durumda cisim devrilemez, kaymaya başar. Böylece statik sürtünme kuvvetinin daha doğru ve yaygın şekilde bulunması yöntemine dönmüş oluruz.) Buna rağmen Sayın Mehmet Çakır’ın bu çalışması, fizik eğitiminin ve biliminin çok düşük seviyede olduğu bir ülkede işe yarar ve düşündürücü olduğu söylenebilir. Kendisi bir lise öğretmeni ise onu böyle bir işi ortaya çıkardığı için kutluyoruz ve işini başarılı buluyoruz.

Akdeniz Üniversitesinden emekli Prof. Dr. Oktay Hüseyin
asla_asla_deme bu mesajı beğendi.
Cevap Yaz
Hızlı Cevap
İsim:
Mesaj:
Önceki Konu Sonraki Konu

Statik Sürtünme Kuvvetinin Bulunması Konusuna Benzer Konular

Cevap: 16
Son Mesaj: 22 Aralık 2014 18:50
Sürtünme kuvvetinin yararları ve zararları nelerdir?
Gönderen: Misafir Forum: Soru-Cevap
Cevap: 29
Son Mesaj: 3 Aralık 2014 17:13
Sürtünme kuvvetinin zararları nelerdir?
Gönderen: Misafir nana Forum: Soru-Cevap
Cevap: 4
Son Mesaj: 6 Kasım 2013 22:33
Sürtünme kuvvetinin ağırlık ile ilişkisi nedir?
Gönderen: Ziyaretçi Forum: Soru-Cevap
Cevap: 2
Son Mesaj: 20 Mart 2011 21:52
Sürtünme kuvvetinin araçlara etkisi nedir?
Gönderen: Ziyaretçi Forum: Soru-Cevap
Cevap: 6
Son Mesaj: 13 Mart 2011 13:16
Sayfa 0.188 saniyede 12 sorgu ile oluşturuldu