Sürtünmə gündəlik həyatda hər zaman qarşılaşdığımız bir hadisədir. Sürtünmənin zərərli və ya faydalı olduğunu müəyyən etmək mümkün deyil. Sürüşkən buzda bir addım belə atmaq çətin bir iş kimi görünür, kobud asf alt səthdə gəzmək isə həzzdir. Yağsız avtomobil hissələri daha tez köhnəlir.
Sürtünmənin tədqiqi, onun əsas xassələrini bilmək insana ondan istifadə etməyə imkan verir.
Fizikada sürtünmə qüvvəsi
Bir cismin digərinin səthində hərəkəti və ya hərəkət cəhdi nəticəsində yaranan, hərəkət istiqamətinin əksinə yönəlmiş, hərəkət edən cisimlərə tətbiq olunan qüvvəyə sürtünmə qüvvəsi deyilir. Formulu bir çox parametrdən asılı olan sürtünmə qüvvəsi modulu müqavimət növündən asılı olaraq dəyişir.
Aşağıdakı sürtünmə növləri fərqləndirilir:
• istirahət;
• sürüşmə;
• yuvarlanır.
Ağır əşyanı (şkaf, daş) yerindən tərpətmək cəhdi insanın gücünün gərginləşməsinə səbəb olur. Eyni zamanda, obyekti hərəkətə gətirmək həmişə mümkün olmur. İstirahətin sürtünməsi buna mane olur.
İstirahət vəziyyəti
Statik sürtünmə qüvvəsi üçün hesablama düsturukifayət qədər dəqiq müəyyən etməyə imkan vermir. Nyutonun üçüncü qanununa əsasən, statik müqavimət qüvvəsinin böyüklüyü tətbiq olunan qüvvədən asılıdır.
Qüvvət artdıqca sürtünmə qüvvəsi də artır.
0 < Fistirahət problemi < Fmax
İstirahət sürtünməsi taxtaya vurulmuş mismarların düşməsinin qarşısını alır; sapla tikilmiş düymələr möhkəm bərkidilir. Maraqlıdır ki, insana yeriməyə imkan verən istirahətin müqavimətidir. Üstəlik, ümumi vəziyyətə zidd olan insan hərəkəti istiqamətinə yönəldilir.
Sürüşmə fenomeni
Cismi hərəkətə gətirən xarici qüvvə ən böyük statik sürtünmə qüvvəsinin dəyərinə yüksəldikdə, hərəkət etməyə başlayır. Bir cismin digərinin səthi üzərində sürüşməsi prosesində sürüşmə sürtünmə qüvvəsi nəzərə alınır. Onun dəyəri qarşılıqlı təsir göstərən səthlərin xüsusiyyətlərindən və səthə şaquli təsirin gücündən asılıdır.
Sürüşmə sürtünmə qüvvəsi üçün hesablama düsturu: F=ΜP, burada Μ mütənasiblik əmsalı (sürüşmə sürtünməsi), P şaquli (normal) təzyiq qüvvəsidir.
Hərəkətləndirici qüvvələrdən biri də sürüşmə sürtünmə qüvvəsidir ki, onun formulu dəstəyin reaksiya qüvvəsindən istifadə etməklə yazılır. Nyutonun üçüncü qanununun yerinə yetirilməsi ilə əlaqədar olaraq, normal təzyiq qüvvələri və dəstəyin reaksiyası böyüklükdə eyni və əks istiqamətdədir: R=N.
Düsulu fərqli formada olan (F=M N) sürtünmə qüvvəsini tapmazdan əvvəl reaksiya qüvvəsini təyin edin.
Sürüşmə müqaviməti əmsalı eksperimental olaraq iki sürtünmə səthi üçün tətbiq edilir, onların işlənməsi və materialının keyfiyyətindən asılıdır.
Cədvəl. Müxtəlif səthlər üçün müqavimət əmsalının dəyəri
| pp | Qarşılıqlı səthlər | Sürüşmə sürtünmə əmsalının dəyəri |
| 1 | Polad+buz | 0, 027 |
| 2 | Palıd+palıd | 0, 54 |
| 3 | Dəri+çuqun | 0, 28 |
| 4 | Bürünc+dəmir | 0, 19 |
| 5 | Bürünc+çuqun | 0, 16 |
| 6 | Polad+polad | 0, 15 |
Düsulu yuxarıda yazılmış ən böyük statik sürtünmə qüvvəsi sürüşmə sürtünmə qüvvəsi kimi müəyyən edilə bilər.
Bu, sürmə müqavimətinin gücünü müəyyən etmək üçün problemləri həll edərkən vacib olur. Məsələn, yuxarıdan basılan əllə hərəkət etdirilən kitab, əl ilə kitab arasında yaranan istirahət müqavimət qüvvəsinin təsiri altında sürüşür. Müqavimətin miqdarı kitabdakı şaquli təzyiq qüvvəsinin dəyərindən asılıdır.
Yaldırma fenomeni
Əcdadlarımızın draglardan arabalara keçidi inqilabi hesab olunur. Təkərin ixtirası bəşəriyyətin ən böyük ixtirasıdır. Təkər səth üzərində hərəkət edərkən baş verən yuvarlanma sürtünməsi sürüşmə müqavimətindən əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır.
Yuvarlanan sürtünmə qüvvələrinin yaranması təkərin səthdə normal təzyiq qüvvələri ilə əlaqələndirilir, onu sürüşmədən fərqləndirən xüsusiyyətə malikdir. Təkərin cüzi deformasiyasına görə, formalaşan sahənin mərkəzində və kənarları boyunca müxtəlif təzyiq qüvvələri yaranır. Qüvvələrdəki bu fərq yuvarlanma müqavimətinin baş verməsini müəyyən edir.
Yalma sürtünmə qüvvəsi üçün hesablama düsturu adətən sürüşmə prosesinə oxşar şəkildə götürülür. Fərq yalnız sürükləmə əmsalının dəyərlərində görünür.
Müqavimətin təbiəti
Sürtünmə səthlərinin kobudluğu dəyişdikdə sürtünmə qüvvəsinin qiyməti də dəyişir. Yüksək böyütmə zamanı təmasda olan iki səth kəskin zirvələri olan qabarlara bənzəyir. Üstünə qoyulduqda, bir-biri ilə təmasda olan bədənin çıxıntılı hissələridir. Ümumi əlaqə sahəsi əhəmiyyətsizdir. Bədənləri hərəkət etdirərkən və ya hərəkət etdirməyə cəhd edərkən, "zirvələr" müqavimət yaradır. Sürtünmə qüvvəsinin böyüklüyü təmas səthlərinin sahəsindən asılı deyil.
Deyəsən, iki mükəmməl hamar səth heç bir müqavimət göstərməməlidir. Praktikada bu vəziyyətdə sürtünmə qüvvəsi maksimumdur. Bu uyğunsuzluq qüvvələrin mənşəyinin təbiəti ilə izah olunur. Bunlar qarşılıqlı təsir edən cisimlərin atomları arasında hərəkət edən elektromaqnit qüvvələrdir.
Təbiətdə sürtünmə ilə müşayiət olunmayan mexaniki proseslər mümkün deyil, çünki "söndürmə" qabiliyyətiyüklənmiş cisimlər arasında elektrik qarşılıqlı əlaqəsi yoxdur. Müqavimət qüvvələrinin cisimlərin qarşılıqlı mövqeyindən müstəqilliyi onları qeyri-potensial adlandırmağa imkan verir.
Maraqlıdır ki, düsturu qarşılıqlı təsir edən cisimlərin sürətindən asılı olaraq dəyişən sürtünmə qüvvəsi müvafiq sürətin kvadratına mütənasibdir. Bu qüvvəyə mayenin özlü müqavimət qüvvəsi daxildir.
Maye və qazda hərəkət
Bərk cismin maye və ya qaz, maye halında bərk səth yaxınlığında hərəkəti özlü müqavimətlə müşayiət olunur. Onun meydana gəlməsi hərəkət prosesində bərk bir cismin daxil etdiyi maye təbəqələrinin qarşılıqlı təsiri ilə əlaqələndirilir. Müxtəlif təbəqə sürətləri viskoz sürtünmə mənbəyidir. Bu fenomenin özəlliyi mayenin statik sürtünməsinin olmamasıdır. Xarici təsirin miqyasından asılı olmayaraq, bədən mayenin içində olarkən hərəkət etməyə başlayır.
Hərəkət sürətindən asılı olaraq müqavimət qüvvəsi hərəkət sürəti, hərəkət edən cismin forması və mayenin özlülüyü ilə müəyyən edilir. Eyni bədənin su və yağda hərəkəti müxtəlif böyüklükdə müqavimətlə müşayiət olunur.
Aşağı sürətlər üçün: F=kv, burada k - bədənin xətti ölçülərindən və mühitin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq mütənasiblik əmsalıdır, v - bədənin sürətidir.
Mayenin temperaturu onun içindəki sürtünməyə də təsir edir. Şaxtalı havalarda avtomobil elə qızdırılır ki, yağ isinsin (onun özlülüyü azalır) və təmasda olan mühərrik hissələrinin məhv olmasını az altmağa kömək edir.
Sürəti artırın
Bədənin sürətinin əhəmiyyətli dərəcədə artması turbulent axınların görünüşünə səbəb ola bilər, müqavimət isə kəskin şəkildə artır. Dəyərlər bunlardır: hərəkət sürətinin kvadratı, mühitin sıxlığı və bədənin səth sahəsi. Sürtünmə qüvvəsi düsturu fərqli forma alır:
F=kv2, burada k - bədənin formasından və mühitin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq mütənasiblik əmsalıdır, v - bədənin sürətidir.
Bədən nizama salınarsa, turbulentliyi az altmaq olar. Delfinlərin və balinaların bədən forması heyvanların sürətinə təsir edən təbiət qanunlarının mükəmməl nümunəsidir.
Enerji Yanaşı
Bədəni hərəkət etdirmə işini yerinə yetirmək ətraf mühitin müqaviməti ilə maneə törədir. Enerjinin saxlanması qanunundan istifadə edərkən deyirlər ki, mexaniki enerjinin dəyişməsi sürtünmə qüvvələrinin işinə bərabərdir.
Qüvvənin işi aşağıdakı düsturla hesablanır: A=Fscosα, burada F bədənin s məsafəsini hərəkət etdirdiyi qüvvədir, α - qüvvə və yerdəyişmə istiqamətləri arasındakı bucaqdır.
Aydındır ki, müqavimət qüvvəsi bədənin hərəkətinə əksdir, buradan cosα=-1. Formulu Atr olan sürtünmə qüvvəsinin işi=- Fs, dəyəri mənfidir. Bu zaman mexaniki enerji daxili enerjiyə çevrilir (deformasiya, qızma).
