Sürtünmə fiziki prosesdir ki, onsuz bizim dünyamızda hərəkətin özü mövcud ola bilməz. Fizikada sürtünmə qüvvəsinin mütləq qiymətini hesablamaq üçün nəzərdən keçirilən sürtünmə səthləri üçün xüsusi əmsal bilmək lazımdır. Sürtünmə əmsalını necə tapmaq olar? Bu məqalə bu suala cavab verəcək.
Fizikada sürtünmə
Sürtünmə əmsalını necə tapmaq olar sualına cavab verməzdən əvvəl sürtünmənin nə olduğunu və hansı qüvvə ilə xarakterizə olunduğunu nəzərə almaq lazımdır.
Fizikada bərk cisimlər arasında baş verən bu prosesin üç növü var. Bu, istirahət, sürüşmə və yuvarlanma sürtünməsidir. Sürtünmə həmişə xarici qüvvə bir cismi hərəkət etdirməyə çalışdıqda baş verir. Sürüşmə sürtünməsi, adından da göründüyü kimi, bir səth digəri üzərində sürüşdükdə baş verir. Nəhayət, yuvarlaq bir cisim (təkər, top) hansısa səthdə yuvarlandıqda yuvarlanan sürtünmə baş verir.
Bütün növlərin ortaq cəhəti onların hər kəsin qarşısını almasıdırhərəkət və onların qüvvələrinin tətbiqi nöqtəsi iki cismin səthləri arasındakı təmas sahəsindədir. Həmçinin bütün bu növlər mexaniki enerjini istiliyə çevirir.
Sürüşmə və statik sürtünmə qüvvələri sürtünən səthlərdəki mikroskopik pürüzlülükdən qaynaqlanır. Bundan əlavə, bu növlər dipol-dipol və sürtünən cisimlər əmələ gətirən atomlar və molekullar arasında qarşılıqlı təsirlərin digər növləri ilə bağlıdır.
Yuvarlanan sürtünmənin səbəbi yuvarlanan cisimlə səthin təmas nöqtəsində yaranan elastik deformasiyanın histerezisi ilə əlaqədardır.
Sürtünmə qüvvəsi və sürtünmə əmsalı
Bütün üç növ bərk sürtünmə qüvvəsi eyni formaya malik ifadələrlə təsvir edilmişdir. Budur o:
Ft=µtN.
Burada N bədəndə səthə perpendikulyar təsir edən qüvvədir. Buna dəstək reaksiyası deyilir. µt- dəyəri müvafiq sürtünmə növünün əmsalı adlanır.
Sürüşmə və istirahət sürtünmə əmsalları ölçüsüz kəmiyyətlərdir. Bunu sürtünmə qüvvəsi və sürtünmə əmsalının bərabərliyinə baxmaqla başa düşmək olar. Tənliyin sol tərəfi Nyutonla, sağ tərəfi də Nyutonla ifadə edilir, çünki N qüvvədir.
Yuvarlanma sürtünməsinə gəlincə, onun üçün əmsal da ölçüsüz qiymət olacaq, lakin o, elastik deformasiyanın xətti xarakteristikasının yuvarlanan cismin radiusuna nisbəti kimi müəyyən edilir.
Sürüşmə və istirahət sürtünmə əmsallarının tipik qiymətlərinin vahidin onda biri olduğunu söyləmək lazımdır. Sürtünmə üçünyuvarlananda bu əmsal vahidin yüzdə və mində bir hissəsinə uyğundur.
Sürtünmə əmsalını necə tapmaq olar?
əmsal µt riyazi olaraq nəzərə alınması çətin olan bir sıra amillərdən asılıdır. Onlardan bəzilərini sadalayırıq:
- sürtünmə səthlərinin materialı;
- səth keyfiyyəti;
- onun üzərində kir, su və s. olması;
- səth temperaturları.
Buna görə də µt üçün heç bir düstur yoxdur və onu eksperimental olaraq ölçmək lazımdır. Sürtünmə əmsalının necə tapılacağını başa düşmək üçün onu Ft düsturundan ifadə etmək lazımdır. Bizdə:
µt =Ft/N.
Məlum oldu ki, µtbilmək üçün sürtünmə qüvvəsini və dəstək reaksiyasını tapmaq lazımdır.
Müvafiq təcrübə aşağıdakı kimi həyata keçirilir:
- Məsələn, ağacdan hazırlanmış gövdə və təyyarə götürün.
- Dinamometri gövdəyə yapışdırın və səthdə bərabər şəkildə hərəkət etdirin.
Eyni zamanda dinamometr Ft-ə bərabər olan müəyyən qüvvə göstərir. Torpaq reaksiyası üfüqi səthdə bədənin ağırlığına bərabərdir.
Təsvir olunan üsul statik və sürüşmə sürtünmə əmsalının nə olduğunu anlamağa imkan verir. Eynilə, siz eksperimental olaraq µt yuvarlanmasını müəyyən edə bilərsiniz.
µt müəyyən etmək üçün başqa eksperimental üsul növbəti paraqrafda problem şəklində verilmişdir.
µt hesablamaqla bağlı problem
Taxta şüa şüşə səthindədir. Səthi hamar şəkildə əyməklə, şüanın sürüşməsinin 15o meyl bucağından başladığını gördük. Taxta-şüşə cütü üçün statik sürtünmə əmsalı nədir?
Şüa 15o meylli müstəvidə olduqda, onun üçün qalan sürtünmə qüvvəsi maksimum dəyərə malik idi. Bu bərabərdir:
Ft=mgsin(α).
N qüvvəsi düsturla müəyyən edilir:
N=mgcos(α).
µt düsturunu tətbiq etməklə əldə edirik:
µt=Ft/N=mgsin(α)/(mgcos(α))=tg(α).
α bucağını əvəz edərək, cavaba gəlirik: µt=0, 27.
