Hızı Sabit Tutan Sürtünme Kuvveti

Son videoya hızlı bir şekilde açıklık getirmek istiyorum ve sonrasında da cisim hareket halindeyken sürtünmenin ne olduğunu hakkında biraz düşünmek istiyorum. Son videoda elimizde durgun halde bir cisim vardı ve bu cisme etki eden yer çekimi kuvvetinin zemine paralel bileşeni 49 Newton büyüklüğündeydi. Cisim hala hareketsiz olduğundan dolayı bu kuvvete etki eden dengeleyici bir kuvvet de olmalıydı ve ben, bu kuvvetin sürtünme kuvveti olduğunu, yüzeye paralel bir şekilde yukarı doğru ve büyüklüğünün de 49N olduğunu söylemiştim. Cismi kımıldatana kadar daha fazla kuvvet uygulayacağımı ve böylece cismin aşağı doğru hızlanacağını söylemiştim. Ve ayrıca elimdeki kuvvet 1N olana kadar kuvvet uygulayacağımı ve böylece cismin mutlaka harekete başlayacağını da söylemiştim. Elimde aşağı doğru 49N büyüklüğünde bir kuvvet var ve 1N ile birleştirirsem 50N elde ederim değil mi? Bu yeni kuvvet de cismi hareket ettirmemi sağlıyor. Yani sürtünme kuvvetini yok eder. Burada açıklık getirmek istediğim şey sürtünme kuvvetinin her zaman 49N olmadığıdır. Cisme herhangi bir etkim olmadığı zaman cisme etkiyen paralel kuvvet 49N'du yani sürtünme kuvveti de 49N ama cismin üzerine 1 bölü 10N büyüklüğünde bir kuvvet uyguladığım zaman sürtünme kuvveti de 49.1N'a eşit oluyordu çünkü cisim hala sabit haldeydi ve sürtünme kuvveti, bu yeni kuvveti de yok ediyordu. Eğer 1 bölü 2N büyüklüğünde bir kuvvet uygulasaydım, toplam kuvvet aşağı doğru 49.5N büyüklüğünde olurdu ve cisim hala hareket etmiyorsa, sürtünme kuvveti, diğer kuvveti de yok ediyor demekti ve bu durumda sürtünme kuvvetinin de 49.5N' a eşit olması gerekiyordu. Kuvveti aşağı doğru 49. 99999 N olsaydı, sürtünme kuvveti de aynısı olacaktı. Ve toplam kuvvet 50N olduğunda, cisim hareket etmeye başlayacaktı ve bu da bize, sürtünme kuvvetinin artık cismi sabit halde tutmaya yetmediğini ve cismin aşağı doğru ivmelendiğini anlatıyor. Durgun halde, sürtünme kuvveti, cisme uyguladığım kuvvete bağlı olarak değişir. Şimdi farklı bir duruma bakalım. Ekran biraz karışmış, o yüzden cismi tekrar çizeceğim. Son videoda belirttiğim gibi elimizde ahşap bir yüzey var ve cismimizde yine ahşap. Biliyoruz ki yer çekiminin yüzeye paralel bileşeni aşağı yönde 49N büyüklüğünde bir kuvvettir. Yer çekiminin yüzeye dik bileşenin de 49 karekök 3N büyüklüğünde bir kuvvet olduğunu da biliyoruz. 2 video önce hesaplamıştık diye hatırlıyorum. Ayrıca cismin yüzeye dik bir şekilde hızlanmadığını biliyoruz ve bundan dolayı da yer çekimini etkisiz kılacak yüzeye dik bir kuvvetinde cisme etki ediyor olması gerekir ve bu kuvvet de 49 karekök 3 N büyüklüğündedir. Bu cismin durgun olduğunu düşünmek yerine bu sefer sabit bir hızla hareket ettiğini varsayalım. Bu video için hızın aşağı doğru olduğunu varsayalım ve sabit hız (v), yüzeye paralel bir şekilde ve aşağı doğru 5 metre bölü saniye büyüklüğünde olsun. Cisme etki eden bütün kuvvetler nelerdir? Bu arada dikkatli olun çünkü toplam kuvvetin elimizde olduğunu ve cismin hareket ettiğini söyleyebilirsiniz ama Newton'un ilk kuralını hatırlayalım: Dengelenmemiş kuvvet cismin hızlanmasına sebep olur. Ama hızımız sabit ve doğal olarak cisim hızlanmıyor. Eğer bu yönde hızlanmıyorsanız bu demek oluyor ki bu yöndeki kuvvet dengelenmiştir. Yani tam ters istikamette cismi aşağı doğru hızlanmaktan kurtaracak başka bir kuvvet olması gerekiyor ve bu kuvvette 49N büyüklüğündedir. Ve düşündüğünüz gibi bu kuvvet, sürtünme kuvvetidir. Son videoda sürtünme sabit ve 49N'du ve cisim de durgun haldeydi. Ve bu durumda elimizde 50N büyüklüğünde bir kuvvet olana kadar cismi dürteriz ve cisim hareket etmeye başlar. Başka bir meseleye atlıyorum: Cisim, 5 metre bölü saniye hızla aşağı doğru hareket ediyor ve biz, durgun sürtünmeyi yok etmek için ne kadar kuvvetin gerekli olduğunu bilmiyoruz. Ama biliyoruz ki bu cismin sabit hızla hareke etmesini sağlayacak bir sürtünme kuvveti var ve bu kuvvet, yer çekimi kuvvetinin yüzeye paralel bileşenini tam olarak yok ediyor. Şimdi elimizde ki verilerle diğer bir sürtünme katsayısı olan kinetik sürtünme katsayısını hesaplayalım.Kinetik sürtünme katsayısı. İlerde durgun sürtünme katsayısının, neden bazen kinetik sürtünme katsayısından farklı olduğunu anlatan bir video çekeceğim. Bu arada kinetik sürtünme katsayısını Yunan alfabesindeki mü harfi ve altına da 'k' yazarak ifade edeceğim: k, bu arada kinetiği ifade ediyor. Ve bu katsayı, sürtünme kuvvetinin büyüklüğü bölü cisme etkiyen dik kuvvetin büyüklüğüne eşittir. Yer çekimi kuvvetinin yüzeye paralel bileşeninin değerini biliyorsunuz, açının da 30 derece olduğunu varsayalım ve böylece kinetik katsayıyı hesaplayabilirsiniz. Herhangi iki materyal için bu formülün genellikle doğru olması süper bir şey.Mesela: ahşap üzerindeki ahşap bir cisim veya zımpara kağıdı üzerindeki zımpara kağıdı için doğru oluyor. Eğim, kütle ve hatta gezegen farklı olsa bile veya birisi cisme, tepki kuvvetini değiştirecek bir kuvvet uygulasa bile bunu tahmin yürütmek için kullanabilirsiniz. Evet, şimdi bize verilenler bunlar. Yer çekimi kuvvetinin yüzeye paralel bileşenini dengeleyecek sürtünme kuvveti 49N'dur ve yüzeye dik olan tepki kuvveti ise 49 karekök 3 N büyüklüğündedir. Sadeleştirirsek ne çıkar? 1 bölü karekök 3 sonucunu elde ettik. Sayıyı şimdi tam olarak hesaplamak için bir hesap makinesine bakalım.Yuvarlarsak 1 bölü karekök 3, 0.58' e eşitmiş. Birim kullanmıyorum çünkü her iki kuvvetinde birimleri aynı ve birbirleriyle sadeleştiler.Yani bu, birimsiz bir ölçüdür. Buradaki ilginç olan şey ise aynı materyalleri kullanmamıza rağmen kinetik sürtünme katsayısının, durgun sürtünme katsayısından daha düşük olmasıdır. Bazı materyaller için farklı olmayabilir ama bu ve daha başka materyaller için kinetik sürtünme katsayısı, durgun sürtünme katsayısından düşüktür. Ve kinetik sürtünme katsayısının, durgun sürtünme katsayısından daha büyük olduğu bir durumu asla göremezsiniz. Sürtünmenin, cisim hareket halinde olduğu zaman neden daha az potansiyele sahip olduğunu kuramsallaştıracağız. Genel olarak söyleyebiliriz ki kinetik sürtünme katsayısı, durgun sürtünme katsayısından daha düşüktür veya eşittir. Yani cisim hareket ederken cisme etki eden sürtünme kuvveti, cisim durgun haldeyken etki edenden biraz daha azdır. Bir sonraki videoda bu durumu daha derinlemesine inceleyeceğiz. Hoşçakalın..