5. Sınıf 2. Ünite: Sürtünme Kuvveti

NELER ÖĞRENECEĞİM?

“Sürtünme Kuvveti” içeriği, 2024 Fen Bilimleri Öğretim Programı’na uygun olarak hazırlanmıştır. Aydınoloji ©

3. Bölüm: Sürtünme Kuvveti
FB.5.2.3.1. Sürtünme kuvvetinin çeşitli ortamlardaki etkilerine yönelik genelleme
yapabilme
a) Sürtünme kuvveti ile ilgili günlük yaşamdan ön bilgilerini kullanarak örüntü oluşturur.
b) Sürtünme kuvvetinin çeşitli ortamlardaki etkilerine yönelik genelleme yapar.
FB.5.2.3.2. Günlük yaşamda sürtünmeyi artırma veya azaltmaya yönelik bilimsel bir
model tasarlayabilme
a) Sürtünmeyi artıran ve azaltan durumları gözlemlemek için model önerir.
b) Sürtünmeyi artıran ve azaltan durumlara ilişkin gözlemleri sonucunda modelini geliştirir.

“Sürtünme Kuvveti” konusunu öğrenirsem günlük yaşamıma faydası olacak mı?

Bu içeriği okduğunda “Sürtünme Kuvveti” konusunda anlamadığın noktaları öğreneceksin. Yürürken kaymayı önlemek, araçlarda fren sistemlerinin nasıl çalıştığını anlamak ve bu sistemleri güvenli kullanmak, evde kullanılan makinelerdeki aşınmayı azaltmak için yağlama yapmanın önemini kavramak sürtünme kuvvetinin etkilerini çok iyi anlamış olman ile ilişkilidir.

Sürtünme kuvveti nedir?

Temas halindeki iki nesnenin yüzeylerinin birbiri üzerinden kaymasını zorlaştıran ya da engelleyen kuvvettir.

Aşağıdaki animasyonu izleyerek sürtünme kuvvetini hakkında bilgi edinebilirsiniz.

Sürtünme kuvveti nasıl artar ve azalır?

Sürtünme kuvveti, pürüzlü yüzeylerde daha fazla olur. Eğer bir yüzey daha pürüzsüz hale getirilirse sürtünme kuvveti azalacaktır.

Fikirlerinizi belirtiniz: Hareket eden bir arabayı neden durdurmamız gerekir?

Günlük hayattan örnekler:

Buz üzerinde sürtünme düşüktür. Bu nedenle buz yüzeyi fazlasıyla kaygan olur.

Asfalt bir yol ise sürtünme kuvvetini artırmak üzere geliştirilmiş bir teknolojiye sahiptir. Bunun nedeni otomobillerin gerektiğinde frenleyerek sürtünme kuvveti sayesinde durabilmesini sağlamaktır.

Eğer asfalt yol üzerinde su birikir ve buzlama oluşursa otomobiller burada duramaz ve kaza yaparlar. Sürtünme bu nedenle bazı durumlarda oldukça gereklidir.

Kavramlar

Pürüzlü yüzey: Girinti, çıkıntı ve tırnak gibi bozuk yapıya sahip yüzey. (Zımpara)

Pürüzsüz yüzey: Girinti, çıkıntı ve tırnak gibi bozulmaların neredeyse hiç olmadığı yüzey. (Mermer)

Sürtünme kuvveti, yüzeylerin pürüzlülüğü ile doğrudan ilişkilidir. Düz bir yüzeyde cisim daha kolay hareket eder, pürüzlü yüzeyde ise daha zor ve daha fazla enerji harcayarak hareket eder.

Bir otomobili 10 km boyunca toprak yüzeyde sürdüğümüzde yaktığımız toplam benzin, 10 km boyunca asfalt yüzeyde yaktığımız benzinden daha çoktur. Daha fazla benzin harcama nedeni, aracımızın hareketini zorlaştıran sürtünme kuvvetine karşı ayrıca fazladan enerji harcamak zorunda kalmamızdır.

Kendiniz Deneyin

Malzemeler:

• Bir çek-bırak oyunca araba
• Parke, mermer ya da cam yüzey
• Halı

Deneyin Yapılışı:

1. Arabayı bir masada 30 cm geri çekerek kuralım ve mermer yüzey üzerinde bırakalım. Arabanın ne kadar yer değiştirdiğini ölçelim.
2. Aynı arabayı aynı masada 30 cm geri çekerek kuralım ve halı yüzey üzerine bırakalım. Arabanın ne kadar yer değiştirdiğini ölçelim.

Sonuç:

Arabanın halı yüzeyinde daha az yer değiştirdiğini fark ederiz. Bunun nedeni halının harekete karşı direnç göstermede yani sürtünme kuvveti uygulamada daha etkili olmasıdır.

Sürtünme Kuvvetinin Ölçülmesi

Dinamometre ile kuvvetin ölçüldüğünü biliyoruz. Dinamometre ile aynı nesneyi farklı yüzeyler üzerinde çekerek yüzeyin ne kadar sürtünme uyguladığını görebiliriz. Bunun için aşağıdaki görseli inceleyelim.

Görselde özdeş kutular, özdeş dinamometrelerle, farklı yüzeylerde her bölmesi 10 N ölçen bir dinamometre ile çekiliyor ve ilk defa harekete başladıkları anda dinamometrenin gösterdiği değer okunuyor. Bu değer kutuya uygulanan sürtünme kuvvetinin ölçüsüdür.

Sürtünme Kuvvetinin Faydaları ve Zararları

Her tür araç üzerinde fren sistemleri bulunur. Bu sistemler genellikle sürtünmeye dayalı olarak çalışır. Ancak sürtünme nedeniyle makineler aşınır. Bu nedenle sürtünme kuvveti, fayda ve zararları olan bir kavramdır.

Aşağıdaki animasyonu izleyerek sürtünme kuvvetinin fayda ve zararlarını öğrenebilirsiniz.

Sürtünme Kuvvetinin Faydaları

1. Yürüme ve hareket etme.
2. Araçların yolda hareket etmesi.
3. Nesnelerin durdurulabilmesi.
4. Eşyaların sabit kalması.
5. El yazısının oluşması.
6. Mekanik parçaların çalışması.
7. Sürat ve kontrol sağlanması.
8. Dağcılık ve tırmanışta tutunma.
9. Paketleme ve taşıma işlemlerinde güvenlik.
10. Spor dallarında hareketin kontrolü.
11. Çivilerin ve vidaların yerinde durması.
12. Ayakkabıların tabanlarında kavrama sağlaması.
13. Kaygan yüzeylerde tutunmanın sağlanması.
14. Elektrik devrelerinde fiş ve priz bağlantılarının sabit kalması.
15. Taşıtların frenleme sistemlerinin çalışması.
16. Bir tepeye tırmanmayı sağlaması.
17. İnşaat sektöründe yapı elemanlarının sabitlenmesi.
18. Savaş uçaklarının paraşütle durabilmesi.
19. Yürürken kayıp düşmemizin engellenmesi.
20. Paraşütle atlayan askerlerin yere güvenle inmesi.

Sürtünmenin Zararları

1. Enerji kaybına yol açar.
2. Hareketin yavaşlamasına neden olur.
3. Makine parçalarının aşınmasına sebep olur.
4. Yakıt tüketimini artırır.
5. Yüksek hızda sürtünme ısı üretir.
6. Verimliliği düşürür.
7. Yolda aşınan lastiklerin ömrünü kısaltır.
8. Araç motorlarının daha hızlı yıpranmasına neden olur.
9. Giysilerde yıpranma oluşturur.
10. Halılarda aşınma yapar.
11. Fren balata ve disklerinin aşınmasına neden olur.
12. Uçaklarda hava direnci artırarak yakıt tüketimini yükseltir.
13. Kaykay ve bisikletlerde hızın azalmasına yol açar.
14. Motorlu araçların bakım maliyetlerini artırır.
15. Boru hatlarında akışkanların hareketini yavaşlatır.
16. Kapı menteşelerinin zamanla zorlanmasına yol açar.
17. Yüksek hızda sürtünme yangın riski oluşturabilir.
18. Cisimlerin yüzeylerinde deformasyon meydana getirir.
19. Sürtünmeye bağlı gürültü oluşabilir.
20. Aşırı sürtünme makinelerin performansını düşürür.

Sürtünme Kuvvetini Azaltma ve Artırma

Sürtünme kuvveti nasıl azaltılır?

Yağlama, zımparalama, cilalama, aerodinamik tasarım, temas alanını küçültme ve
tekerlek kullanımı ile sürtünme kuvveti azaltılabilir. Böylelikle hareket kolaylaşır.

Sürtünme kuvveti nasıl artırılır?

Kış lastikleri tercih edilerek, paraşüt kullanılarak, halıların altına halı kaydırmaz sermek, cilalı ahşap yüzeylerde halı kullanmak, yüzeyi pürüzlü hale getirmek, kaydırmaz bantlar sermek sürtünme kuvveti artırılabilir. Böylelikle istenmeyen hareket önlenmiş olur.

Aydınoloji Dijital Laboratuvar

Sürtünme kuvveti, seviyesini kontrol altında tutabildiğimiz bir kuvvetir.

Aşağıdaki etkileşimli uygulamayı kullanarak sürtünme kuvvetini artırıp azaltmanın hangi sonuçlara neden olduğunu keşfedebilirsin.

İçerik Sürümü: 1.0
Son Güncelleme: 27 Kasım 2024

Kaynakça

Aşağıda belirtilenler dışında; 3D çizimler, kaplama tasarımları, yapay zeka çalışmaları, sesler, mixing, mastering, animasyon, senaryo ve kodlama: aydınoloji

Akademik Kaynakça

Fen Bilimleri Öğretim Programı (2024) T.C. Milli Eğitim Bakanlığı. 2024 Müfredatı

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/frict.html

R Nave. “Static Friction”. Hyperphysics. Georgia State University, Dept. of Physics and Astronomy.

Ağ Kaynakçası

https://en.wikipedia.org/wiki/Friction

Kaplama

Asfalt:https://cc0-textures.com/t/st-asphalt-13