3.2. SÜRTÜNME KUVVETİ
Konu/Kavramlar: Sürtünme kuvvetinin kaygan ve pürüzlü yüzeylerdeki uygulamaları, sürtünme kuvvetinin günlük yaşamdaki uygulamaları
Görseldeki yarış otomobili, yarışta çok farklı yapıda tekerlekler kullanmaktadır. Bir arabanın yarışı kazanması için seçtiği tekerlek çok önemlidir. Sürücüler, yere yeterince sürtünmeyen, kayan bir lastiği tercih ettiklerinde, yarışı kazanma şanslarını da kaybedeceklerdir. Aynı şekilde, yere çok fazla sürtünen bir lastik seçtiklerinde de yeterince hızlanamadıkları için yine yarışı kaybedeceklerdir. Görüldüğü gibi yer ile olan sürtünmenin bazen çok küçük olması, bazen de çok büyük olması, yarış pilotunun yarışı kazanmasını engellemektedir. Günlük yaşamda da araçlarımızın farklı ortamlardaki sürtünmesi, bazen bize fayda sağlarken bazen de zararlı olmaktadır. Sürtünme kuvvetini, faydaları ve zararları ile daha yakından tanıyalım. Bir cismin hareketini engelleyecek yönde, cisimle yüzey arasında oluşan kuvvete sürtünme kuvveti denir. Sürtünme kuvveti temas gerektiren bir kuvvettir. Boşlukta sürtünme kuvveti oluşmaz. Görsellerde görüldüğü gibi sürtünme kuvveti her zaman hareketi engelleyecek yönde oluşur. Görsellerdeki kırmızı oklar cisimlerin hareket yönünü, yeşil oklar ise sürtünme kuvvetinin yönünü göstermektedir.
- Cevap: Bu sayfada soru bulunmamaktadır.
Araştıralım-Sunalım
Sürtünme kuvveti ile günlük hayatımızın hangi alanlarında karşılaştığımızı araştırınız. Araştırma sonuçlarınızı slayt şeklinde arkadaşlarınıza sununuz.
- Cevap: Birbirlerine temas halinde bulunan iki cismin yüzeyleri arasındaki pürüzlülük sebebi ile oluşan kuvvete sürtünme kuvveti denir. Sürtünme kuvveti, yüzeylerin birbiri üzerinden kaymasını engelleyen bir kuvvettir.
Sürtünme kuvvetine günlük hayattan örnekler
➢ Kışın araba lastiklerinin buzda kaymaması için lastiklerin değiştirilerek daha tırtıklı olanlar tercih edilmesi.
➢ Bir dağcının dağa tırmanmak için; dağ ile arasındaki sürtünme kuvvetinden yararlanması.
➢ Arabaların asfalt ya da başka bir zeminde ilerlemesi ve frene bastığında durması.
➢ Yemek yerken kullandığımız tabak ya da bardağın masa üzerinde sabit durması.
➢ Kışın buzlu yolda kaymadan yürümemizi sağlayan kar ayakkabıları.
➢ Paraşüt ile atlayış yapan bir kişinin havanın sürtünme kuvvetinden yararlanarak yere inmesi.
➢ Deniz üzerinde sörf yapan birisinin sörf tahtası üzerinde durması.
➢ Çakmak ya da kibritten ateş çıkması.
➢ El ile kalem arasındaki sürtünme kuvveti sayesinde yazının yazılabilmesi, resim yapılabilmesi.
➢ Zımpara kağıdı ile zımparalarken zımpara kayığı ile zemin arasındaki sürtünme.
➢ Arabayla giderken zemin ile tekerlekler arasındaki sürtünme.
Peki, sürtünme kuvvetini artıran sebepler nelerdir? Bunu öğrenmek için aşağıdaki etkinliği yapalım.
NE YAPARSAM SÜRTÜNME KUVVETİ ARTAR?
Hangi Malzemeler Gerekli?
• Cam levha
• Tahta takoz
• Askılı ağırlık takımı ağırlıkları
• Dinamometre
• Karton (görseldeki cam levha boyutlarında)
• Kâğıt parçaları
• Makas, selobant ve yapıştırıcı
Etkinlik Nasıl Yapılacak?
• Sınıf mevcuduna ve malzeme durumuna göre gruplar oluşturalım.
• Üzerine ağırlık yerleştirilmiş tahta takozu, cam levha üzerinde dinamometre ile çekelim.
• Takoz hareket ederken dinamometrenin gösterdiği değeri defterimize yazalım.
• Cam levha üzerine kartonu bantlayalım. Kartonun üzerine kâğıt parçalarını yapıştırarak levhayı pürüzlü hâle getirelim.
• Aynı takozu, üzeri kâğıt parçaları ile pürüzlü hâle getirilmiş levha üzerinde çekelim.
• Takoz hareket ederken dinamometrenin gösterdiği değeri defterimize yazalım.
Sonuçları Değerlendirelim
1. Hangi durumda dinamometre daha büyük bir değer gösterdi? Sebebini yazınız.
- Cevap: Cam yüzeyin üzerine karton bantlayıp ardından karton üzerine kağıt parçaları yapıştırdığımız düzenekte, dinamometre daha büyük bir değer gösterdi. Bunun nedeni çekmeye çalıştığımız yüke, zıt yönlü bir sürtünme kuvvetinin olmasıdır.
2. Hangi durumda tahta takozu etkileyen sürtünme kuvveti daha büyüktür? Sebebini yazınız.
- Cevap: Tahta takozu etkileyen sürtünme kuvveti üzerine kağıt parçaları yapıştırılmış yüzeyde daha büyüktür. Bunun nedeni yükün hareketini zorlaştıracak bir çok pürüzün olmasıdır.
3. Sürtünme kuvveti, sürtünen yüzeylerin pürüzlülüğü ile nasıl değişmektedir?
- Cevap: Sürtünme kuvveti yüzey pürüzlülüğü fazlalaştıkça artar. Aynı şekilde yüzey pürüzlülüğü azaldıkça sürtünme kuvveti de azalır.
Kuvvetin Ölçülmesi ve Sürtünme
Etkinlikte de görüldüğü gibi pürüzlü bir yüzeyde tahta takozu çekmek için daha büyük bir kuvvet gereklidir. Yani pürüzlü yüzeyde cisimleri etkileyen sürtünme kuvveti de artmaktadır. Sürtünme kuvveti artınca cismi harekete geçirmek daha güç hâle gelmektedir. Cam yüzeyde ise daha az sürtünme kuvveti oluşmaktadır.
Sürtünme kuvveti sadece cisimle katı yüzey arasında oluşmaz. Gemilerde olduğu gibi cisimle su arasında oluşan sürtünme kuvvetine su direnci denir. Benzer şekilde, uçak gibi havada hareket eden cisimlere hava ortamında etki eden sürtünme kuvvetine hava direnci denir.
Günlük yaşamda, hareket etmesini istediğimiz cisimleri etkileyen sürtünme kuvveti işimizi zorlaştırmaktadır. Bu gibi durumlarda sürtünme kuvvetinin etkisinin olumsuz olduğunu söyleriz ve sürtünmeyi azaltacak yöntemler geliştiririz. Arabalarda, denizaltı ve gemilerde, uçaklarda sürtünme kuvveti daha fazla yakıt harcamamıza sebep olacağı için sürtünmeyi azaltacak şekilde tasarımlar geliştirilmiştir. Gemilerin, uçakların uç kısımlarının “V” şeklinde sivri olması, hava ve su direncini azaltmaktadır. Arabalarda bulunan tekerlekler arabanın yer ile olan sürtünmesini azaltırken arabanın ön tarafının sivri olması, hava sürtünmesini azaltmaya yönelik bir tasarımdır. Tüm araçların motor ve mekanik sistemlerinde sürtünmeyi azaltmak için sürtünme azaltıcı motor ve makine yağları kullanılmaktadır. Böylece hem yakıt tasarrufu sağlanmakta hem de aracın mekanik kısımlarının yıpranması engellenmektedir.
Afiş Sergisi
Sürtünme kuvvetini azaltan sistemlerden yararlanarak sürtünmeyi azaltmaya yönelik yeni tasarımlar geliştiriniz. Geliştirdiğiniz tasarımlara ait çizimleri afiş hâline getiriniz. Yıl sonunda düzenleyeceğiniz Bilim Şenliği’nde afişlerinizi sergileyiniz.
- Cevap:
Yaşamımızda bazen hareketin engellenmesi de işimizi kolaylaştıracağı için sürtünme kuvvetinin olumlu yönlerinin olduğunu da söyleyebiliriz. Özellikle kış aylarında, kar ve yağmurdan dolayı yollar kayganlaşır ve araç kontrolü zorlaşır. Trafik kazalarının önemli bir kısmı bu sebeple meydana gelmektedir. Bu nedenle araçların kaymasını önlemek için sürtünmeyi artıran kış lastikleri ya da zincir kullanılmaktadır. Bu konuda göstereceğimiz hassasiyet başkalarının yaşam hakkına saygının bir ifadesi olduğu gibi millî servetimizin yok olmasını da engelleyecektir.
Sürtünme kuvveti arabanın yoldan çıkmasını engellediği gibi insanların ve hayvanların ayakta rahatça durabilmesini de sağlar. Sürtünmenin çok az olduğu bir buz pistinde, ayakta durmakta zorlanırız. Peki, hiç sürtünme olmasaydı ayakta durabilir miydik? Sürtünme kuvveti bu yönüyle Dünya’da yaşamın olmasını sağlayan bir kuvvettir. Siz de sürtünme kuvvetini artıran bir tasarım geliştirerek hayatınızın hangi alanında kullanabileceğinizi belirtiniz.
Kendimizi Değerlendirelim 3.2
1. Günlük yaşamdan, sürtünme kuvvetinin olumlu ve olumsuz yönlerine örnekler vererek bir tablo oluşturunuz.
- Cevap:
Sürtünme Kuvvetinin Olumlu Yönleri
➢ İnsan ve hayvanların yürümesini sağlar.
➢ Taşıtların hareketini sağlar.
➢ Yağmur ve dolu tanelerinin yavaş düşmesini sağlar.
➢ Taşıtların virajda savrulmamasını sağlar.
➢ Taşıtların durmasını sağlar.
➢ Bir yerin Silinmesini sağlar.
➢ Bir nesneyi tutmamızı sağlar.
Sürtünme Kuvvetinin Olumsuz Yönleri
➢ Sürtünen cisimlerin yıpranmasına neden olur.
➢ Hava sürtünmesi aracın fazla yakıt harcamasına sebep olur.
➢ Motordaki sürtünmeler onun ısınmasına ve veriminin düşmesine sebep olur.
➢ Cisimlere enerji kaybettirir.
➢ Hareketin olması için gereklidir. Fakat hareketle geçtikten sonra onu engelleyici görev yapar.
➢ Sürtünen yüzeyin aşınmasına neden olur.
2. Sınıfınızdaki çok ağır bir dolabın yan sınıfa daha kolay taşınabilmesi için yapılması gerekenleri maddeler hâlinde yazınız.
- Cevap: Sınıfımızdaki dolabın altına tekerlekli bir alet koyarak yan sınıfa kolaylıkla taşıyabiliriz.
3. Trafik kazalarını önlemek için kaygan bir yolu nasıl güvenli bir hâle getirebiliriz? Önerilerinizi defterinize yazınız.
- Cevap: Kaygan yolu tuzlama çalışmasıyla güvenli hale getirebiliriz.
“5. Sınıf Fen Bilimleri Ders Kitabı SDR Dikey Yayınları Sayfa 64-65-66-67 Cevapları” beğendiyseniz sosyal medyada paylaşabilir ve aşağıda bulunan emojilerle duygularınızı ifade edebilirsiniz 🙂
