Hər bir şagird bilir ki, iki bərk səth arasında təmas olduqda sürtünmə qüvvəsi yaranır. Gəlin bu məqalədə sürtünmə qüvvəsinin tətbiqi nöqtəsinə diqqət yetirərək bunun nə olduğunu nəzərdən keçirək.
Hansı sürtünmə qüvvəsi var?
Sürtünmə qüvvəsinin tətbiqi nöqtəsini nəzərdən keçirməzdən əvvəl təbiətdə və texnologiyada hansı sürtünmə növlərinin mövcud olduğunu qısaca xatırlatmaq lazımdır.
Gəlin statik sürtünməni nəzərdən keçirməyə başlayaq. Bu tip bərk cismin hansısa səthdə istirahətdə olan vəziyyətini xarakterizə edir. İstirahətin sürtünməsi bədənin istirahət vəziyyətindən hər hansı yerdəyişməsinin qarşısını alır. Məsələn, məhz bu qüvvənin təsiri ilə yerdə dayanan kabineti tərpətmək bizim üçün çətin olur.
Sürüşmə sürtünməsi başqa bir sürtünmə növüdür. Bir-birinə sürüşən iki səthin təmasda olması halında özünü göstərir. Sürüşən sürtünmə hərəkətə qarşı çıxır (sürtünmə qüvvəsinin istiqaməti bədənin sürətinə əksdir). Onun hərəkətinin parlaq nümunəsi qar üzərində buz üzərində sürüşən xizəkçi və ya konki sürəndir.
Nəhayət, üçüncü növ sürtünmə yuvarlanır. Bir bədən digərinin səthində yuvarlananda həmişə mövcuddur. Məsələn, təkər və ya rulmanların yuvarlanması, yuvarlanan sürtünmənin vacib olduğu əsas nümunələrdir.
Təsvir edilən növlərdən ilk ikisi sürtünmə səthlərindəki pürüzlülük səbəbindən yaranır. Üçüncü növ yuvarlanan gövdənin deformasiya histerezisi nəticəsində yaranır.
Sürüşmə və istirahət sürtünmə qüvvələrinin tətbiqi nöqtələri
Yuxarıda deyilmişdi ki, statik sürtünmə obyekti təmas səthi boyunca hərəkət etdirməyə meylli olan xarici təsir qüvvəsinin qarşısını alır. Bu o deməkdir ki, sürtünmə qüvvəsinin istiqaməti səthə paralel olan xarici qüvvənin istiqamətinə əksdir. Nəzərə alınan sürtünmə qüvvəsinin tətbiqi nöqtəsi iki səthin təmas sahəsindədir.
Statik sürtünmə qüvvəsinin sabit dəyər olmadığını başa düşmək vacibdir. O, aşağıdakı düsturla hesablanan maksimum dəyərə malikdir:
Ft=µtN.
Lakin bu maksimum dəyər yalnız bədən hərəkətə başlayanda görünür. İstənilən başqa halda, statik sürtünmə qüvvəsi mütləq qiymətdə xarici qüvvənin paralel səthinə tam bərabərdir.
Sürüşmə sürtünmə qüvvəsinin tətbiqi nöqtəsinə gəlincə, o, statik sürtünmə qüvvəsindən fərqlənmir. Statik və sürüşmə sürtünmə arasındakı fərqdən danışarkən, bu qüvvələrin mütləq əhəmiyyətini qeyd etmək lazımdır. Beləliklə, verilmiş bir cüt material üçün sürüşmə sürtünmə qüvvəsi sabit bir dəyərdir. Bundan əlavə, o, həmişə statik sürtünmənin maksimum gücündən azdır.
Gördüyünüz kimi, sürtünmə qüvvələrinin tətbiqi nöqtəsi cismin ağırlıq mərkəzi ilə üst-üstə düşmür. Bu o deməkdir ki, nəzərdən keçirilən qüvvələr sürüşən cismi irəliyə çevirməyə meylli bir an yaradır. Sonuncu, velosipedçi ön təkərlə bərk əyləcləndikdə müşahidə edilə bilər.
Yuvarlanan sürtünmə və onun tətbiq nöqtəsi
Yuvarlanan sürtünmənin fiziki səbəbi yuxarıda müzakirə olunan sürtünmə növləri üçün fərqli olduğundan, yuvarlanan sürtünmə qüvvəsinin tətbiqi nöqtəsi bir qədər fərqli xarakter daşıyır.
Fərz edək ki, avtomobilin təkəri səkidədir. Bu təkərin deformasiyaya uğradığı açıq-aydın görünür. Onun asf altla təmas sahəsi 2dl-ə bərabərdir, burada l təkərin eni, 2d təkərlə asf altın yanal təmasının uzunluğudur. Yuvarlanan sürtünmə qüvvəsi, fiziki mahiyyətinə görə, təkərin fırlanmasına qarşı yönəlmiş dəstəyin reaksiya anı şəklində özünü göstərir. Bu an aşağıdakı kimi hesablanır:
M=Nd
Əgər onu bölüb R təkərinin radiusuna vursaq, onda alarıq:
M=Nd/RR=FtR burada Ft=Nd/R
Beləliklə, yuvarlanan sürtünmə qüvvəsi Ft əslində dəstəyin reaksiyasıdır və təkərin fırlanmasını yavaşlatmağa meylli qüvvə anı yaradır.
Bu qüvvənin tətbiqi nöqtəsi təyyarənin səthinə nisbətən şaquli olaraq yuxarıya doğru yönəldilir və kütlənin mərkəzindən d ilə sağa sürüşdürülür (təkərin soldan sağa hərəkət etdiyini nəzərə alsaq).
Problemin həlli nümunəsi
Fəaliyyətİstənilən növ sürtünmə qüvvəsi cisimlərin mexaniki hərəkətini ləngidir, eyni zamanda onların kinetik enerjisini istiliyə çevirir. Gəlin aşağıdakı problemi həll edək:
bar maili səthdə sürüşür. Sürüşmə əmsalının 0,35, səthin meyl bucağının isə 35o olduğu məlum olduqda onun hərəkətinin sürətlənməsini hesablamaq lazımdır.
Gəlin barda hansı qüvvələrin hərəkət etdiyini nəzərdən keçirək. Birincisi, çəkisi komponenti sürüşmə səthi boyunca aşağıya doğru yönəldilir. Bu bərabərdir:
F=mgsin(α)
İkincisi, cismin sürətlənmə vektoruna qarşı yönəlmiş sabit sürtünmə qüvvəsi təyyarə boyunca yuxarıya doğru hərəkət edir. Bu düsturla müəyyən edilə bilər:
Ft=µtN=µtmgcos (α)
Sonra a sürəti ilə hərəkət edən çubuq üçün Nyuton qanunu belə olacaq:
ma=mgsin(α) - µtmgcos(α)=>
a=gsin(α) - µtgcos(α)
Məlumatları bərabərliklə əvəz etməklə, a=2.81 m/s2 alırıq. Nəzərə alın ki, tapılan sürət çubuğun kütləsindən asılı deyil.
