. Sürtünme kuvveti her zaman harekete zıt yöndedir. Salıncağın bir süre sonra durmasının sebebi sürtünme kuvvetidir. Sürtünme kuvveti olmasaydı sürekli kayardık. Karlı ve buzlu yollarda arabaların lastiklerine zincir takılarak sürtünme kuvveti artırılır. Kutusuna sürtünen kibrit ısınıp alev alır. Kaygan zeminde sürtünme kuvveti az olduğu için cisimler kolay hareket eder. Pürüzlü zeminde sürtünme kuvveti çok olduğu için cisimler zor hareket eder. Bisikletlerin orta göbekleri sürtünmeden dolayı aşındıkları için yağlamak gerekir. Balıkların kaygan pulları sürtünme kuvvetini azaltır. Hava sürtünmesi sayesinde paraşüt yere yavaş iner. Karda kaymamak için ayakkabıların altının girintili olması gerekir. Futbolcular sahada kaymamak için çivili ayakkabı giyerler. Anasayfa / Eğitim / Fizik / Sürtünme Kuvveti Sayesinde Yapabildiğimiz Olaylara 5 Örnek 7 Şubat 2017 Fizik 333 Okunma Sürtünme Kuvveti Sayesinde Yapabildiğimiz Olaylara 5 Örnek Kayak yapmak Karlı zeminde kaymak Kalem ile yazı yazmak Yazıları silgi ile silmek Yollar buzlandığında araçların kayması Soğuk havalarda ısınmak için ellerimizi birbirine sürtmemiz Bisiklet sürmek Yayı esnetmek Tavsiye Ettiklerimiz Ses Şiddeti İle Uzaklık Arasındaki İlişkiye Örnekler Veriniz Ses Şiddeti İle Uzaklık Arasındaki İlişkiye Örnekler Veriniz Ses şiddeti ve uzaklık birbiriyle orantılıdır. Çünkü … Bir cisim, ilk harekete geçirilme ve hareketini devam ettirdiği anlarda içinde bulunduğu ortama ve hareket ettiği yüzeye bağlı olarak yaptığı hareketin aksi yönünde bir kuvvet ile karşılaşır. Bu kuvvet sürtüne kuvveti olarak adlandırılır. Her ne kadar teknik bir terim olarak görünse de, sürtünme kuvvetini koşan, yürüyen, arabaya binen herkes tecrübe etmektedir. Sürtünme kuvveti, statik ve kinetik olarak iki tip sürtünme vardır. Statik sürtünme, bir nesneyi harekete geçirmek için aşılması gereken kuvveti ortaya koyan sürtünme kuvvetine verilen isimdir. Ayrıca statik sürtünme kuvveti, eğimli bir yüzeyde bulunan nesnenin kaymasını engelleyen kuvvet olarak da açıklanabilir. Katı yüzeylerle temas eden objelerin karşılaştığı sürtünme kuvveti, temas yüzeylerindeki pürüzlülük ve hareket verilen objenin ağırlığı ile birebir ilintilidir. Sürtünme kuvveti, kaba ve kuru yüzeylerde daha yüksek olacakken, daha pürüzsüz ve nemli yüzeylerde daha yüksek olacaktır. Bir nesnenin harekete geçmek için ihtiyaç duyduğu kuvvet, statik sürtünme kuvvetini aşması için gereken, harekete devam etmesi için gereken kuvvetten daha düşük olacaktır. Bu durum, statik sürtünme kuvvetinin kinetik sürtünme kuvvetinden daha fazla olduğunu göstermektedir. Yüzey pürüzlülüğüne bağlı olarak değişse de, sürtünme kuvveti katsayıları belirli malzemeler arasındaki ilişki için belirlenmiş olup, bu değerler sabittir. Örneğin, yumuşak çelik- yumuşak çelik temasında kuru yüzeylerdeki statik sürtünme katsayısı iken, alüminyum – yumuşak çelik arasındaki statik sürtünme katsayısı yine kuru yüzeyler için Durmakta olan herhangi bir objeyi harekete geçirebilmek için, uygulanan kuvvetin temas edilen yüzeye paralel olan bileşeninin statik sürtünme kuvvetinden fazla olması gerekmektedir. Hareket etmeyen objeler için statik sürtünme kuvveti uygulanan kuvvete eşittir. Maksimum statik sürtünme {{F}_{s\max }} şu şekilde hesaplanmaktadır. {{F}_{s\max }}={{\mu }_{s}}xN Kinetik Sürtünme Kinetik sürtünme {{F}_{k }} denklemi şu şekildedir. {{F}_{k }}={{\mu }_{k}}xN {{\mu }_{k}} – kinetik sürtünme katsayısı, N – yüzeyler arasındaki dik kuvvet Sürtünme kuvveti, bir sistemini enerjisini ve verimliliğini olumsuz olarak etkileyen, aynı zamanda mekanik aksamlardaki yüzeyleri ve parçaları aşındıran bir kuvvet olduğu için genellikle sürtünme kuvveti istenmeyen bir etkidir. Ancak bu kuvvet, kaynak sektöründe sürtünme kaynağı işleminde kullanılmaktadır. Sürtünme kaynağına ait sunum videosuna aşağıdaki bağlantıdan erişebilirsiniz. Sürtünme Kuvveti Katsayısı Tablosu Gerçekleştirdiğimiz mühendislik çalışmalarında, sürtünme kuvvetlerini ve bu kuvvetlerin oluşturacağı olumsuz sonuçların öngörülmesi ve hesaplanması gerekmektedir. Bu hesaplamaları gerçekleştirebilmek adına sürtünme kuvvetini statik ve kinetik, kuru ve yağlı yüzeylerde sahip olduğu katsayıların bilinmesi gerekmektedir. Bilinen temel malzemeler için sürtünme kuvveti katsayıları şu şekildedir Malzeme 1 Malzeme 2 Sürtünme Katsayıları Kuru Yağlı Statik Kinetik Statik Kinetik Alüminyum Alüminyum Alüminyum Düşük Karbonlu Çelik Fren Malzemesi Dökme Demir Fren Malzemesi Dökme Demir Islak Pirinç Dökme Demir Tuğla Ahşap Bronz Dökme Demir Kadmiyum Kadmiyum Kadmiyum Düşük Karbonlu Çelik Dökme Demir Dökme Demir Dökme Demir Meşe Odunu Krom Krom Bakır Dökme Demir Bakır Bakır Bakır Düşük Karbonlu Çelik Bakır Kurşun Alaşımı Çelik Elmas Elmas Elmas Metal Cam Cam Cam Metal Cam Nikel Grafit Grafit Grafit Çelik Grafit Vakum Çelik Vakum Sert Karbon Sert Karbon Sert Karbon Çelik Demir Demir Kurşun Dökme Demir Deri Odun Deri Metal İşlenmiş Deri Metal Islak Deri Meşe Odunu Paralel Kesitli Magnezyum Magnezyum Nikel Nikel Nikel Düşük Karbonlu Çelik Meşe Odunu Meşe Odunu Paralel Kesitli Meşe Odunu Meşe Odunu Çapraz Kesitli Platin Platin Pleksiglas Pleksiglas Pleksiglas Çelik Polistiren Polistiren Polistiren Çelik Polietilen Çelik Kauçuk Asfalt Kuru Kauçuk Asfalt Islak Kauçuk Beton Kuru Kauçuk Beton Islak Safir Safir Gümüş Gümüş Sinterlenmiş Bronz Çelik Katı Maddeler Kauçuk Çelik Aluminium Bros Çelik Pirinç Düşük Karbonlu Çelik Pirinç Düşük Karbonlu Çelik Dökme Demir Çelik Dökme Demir Çelik Bakır Kurşun Alaşımı Sert Çelik Grafit Çelik Grafit Düşük Karbonlu Çelik Kurşun Düşük Karbonlu Çelik Phos. Bros Çelik Phos. Bros Sert Çelik Polietilen Sert Çelik Polistiren Düşük Karbonlu Çelik Düşük Karbonlu Çelik Sert Çelik Sert Çelik Çelik Galvaniz Kaplama Teflon Çelik Teflon Teflon Kalay Dökme Demir Tungsten Karbür Tungsten Karbür Tungsten Karbür Çelik Tungsten Karbür Bakır Tungsten Karbür Demir Tahta Tahta Temiz Yüzey Tahta Tahta Islak Tahta Metal Temiz Yüzey Tahta Metal Islak Tahta Tuğla Tahta Çimento Çinko Çinko Çinko Dökme Demir Sürtünme katsayılarına ait değerler adresinden alınmış olup, hatalı ya da eksik görülen değerlerle ilgili yorum yaparak ya da iletişim sayfamızdan bize ulaşabilirsiniz. Akışkanlar mekaniğinde sürükleme, bir akışkana göre hareket eden herhangi bir nesnenin göreceli hareketinin tersine etki eden bir kuvvettir. Aerodinamik açıdan bakıldığında sürükleme, hava aracına etki eden dört temel kuvvetten biridir. Atmosferde ileri doğru harekete karşı çıkar. Dolayısıyla, hava araçlarına olumsuz etkide bulunur. Bir motor veya başka bir güç aleti ile donatılmış araçlarda bu kuvvet, itki kuvveti ile yenilerek aracın hareket etmesi sağlanır. Şekil 1. Bir airfoile etki eden dört temel aerodinamik kuvvet Sürükleme bir kuvvettir, yani hem büyüklüğü hem de yönü olan bir vektördür. Bu kuvvetin hesaplanması için çeşitli matematiksel formüller mevcuttur fakat günümüzde sürükleme kuvveti, çeşitli akış analizi yapan programlarda sürükleme katsayısının bulunması ile ölçülür. Üretilen araçların performansını görmek için ise rüzgar tünelleri kullanılır. Tünelde hava aracının belli ölçekte küçültülmüş prototipi üzerinden sürükleme katsayısı ile ilgili değerler elde edilir. Daha sonra boyutsuz olan Reynolds katsayısı atalet kuvvetleri / viskoz kuvvetler kullanılarak bu değerlerin aracın nihai ölçüsünde nasıl olacağı belirlenir. D = Sürükleme DragCd = Sürükleme Katsayısı Drag CoefficientP = Yoğunluk DensityV = Hız VelocityA = Referans Alan Reference Area Şekil 3. Rüzgar tüneli testi Sürükleme katsayısı, aerodinamikçilerin uçağın sürüklemesine ilişkin şekil, eğim ve akış koşullarının tüm karmaşık bağımlılıklarını modellemek için kullandıkları bir sayıdır. Bu katsayı basitçe, sürüklemenin diğer değişkenler açısından ifadesidir. Şekil 4. Şekillere göre sürükleme katsayısı değerleri Otomobiller ve diğer birçok nesne için sürükleme katsayısı Cd hesaplanırken referans alanı olarak ön kesit alanı kullanılırken uçaklar için kanat alanları kullanılır. Bu nedenle, katsayılar doğrudan karşılaştırılamaz. Şekil 5’te bazı uçakların sürükleme katsayısı değerleri verilmiştir. Şekil 5. Uçaklar ve sürükleme katsayıları Sürükleme kuvveti kendi içinde üç kategoriye ayrılır 1. Parazit Sürükleme Parazit Drag Yüzey Sürtünme Sürüklemesi Skin Friction Drag Şekil Sürüklemesi Form Drag Enterferans Sürüklemesi Interference Drag 2. İndüklenmiş Sürükleme Induced Drag 3. Dalga Sürüklemesi Wave Drag 1. Parazit Sürükleme Hava aracının akışkan atmosferik hava içerisindeki hareketi nedeniyle oluşur. Parazit sürükleme, yüzey sürtünmesinden skin friction, taşıtın şeklinden form drag ve uçak parçalarının birleşme noktalarından interference drag kaynaklanır. Hava akışının düzenli veya türbülanslı oluşu, hava sürati, kanat profili kalınlığı, hücum açısı gibi etmenlere bağlıdır. Yüzey Sürtünme Sürüklemesi Taşıt yüzeyi ile üzerinden akan hava arasındaki sürtünmeden kaynaklanır. Uçağın yüzey alanı, yüzey pürüzü buzlanma, perçinler vs. dış yüzeyde bulunan parçaların geometrisi gibi faktörlere bağlıdır. Şekil 6. Yüzey sürtünme sürüklemesi örneği Şekil Sürüklemesi Akışkan içerisinde hareket eden hava aracının enine kesitinin şekli ve alanı nedeniyle oluşan sürükleme türüdür. Düşük şekil sürüklemesi için, özellikle küçük alana sahip olan gövde profili seçimi önemlidir. Ayrıca, hava aracına gelen akış sürekli olmalı, akışın sınır tabakasından ayrılmamasına dikkat edilecek bir tasarım yapılmalıdır. Şekil 7. Şekil sürüklemesi örneği Enterferans Sürüklemesi Hava aracındaki kanat/gövde, gövde/kuyruk gibi farklı parçaların birleştiği bölgelerde oluşur. İki farklı parça üzerindeki farklı hava akışları karşılaştığında kuyruk türbülansını wake turbulence oluşur. Yüzeylerin uygun tekniklerle kaplanması ve yumuşak bir geçiş sağlanması enterferans sürüklemesini azaltacaktır. Şekil 8. Enterferans sürüklemesi örneği 2. İndüklenmiş Sürükleme İndüklenmiş sürükleme, taşıma nedeniyle oluşan sürükleme türüdür. Taşıma kuvveti L ve hücum açısı AoA ile doğrudan ilişkilidir. Pozitif taşımanın oluşabilmesi için kanat üzerindeki statik basıncın, kanat altındakinden düşük olması gerekir. Kanat altındaki yüksek statik basınç bölgesindeki hava, firar kenarından arkaya ve kanat ucundan dışarıya doğru kaçarak kanat üzerine alçak statik basınç bölgesine dolaşır. Bu dolanım kök kısmında düşüktür ancak kanat ucunda çok yüksek değerlere ulaşır. Bunun sonucu olarak kanat uçlarında kanat ucu girdabı denen, dönen hava akımları oluşur. Girdapların firar kenarı arkasında kalan kısmı “downwash” denilen hava akımını oluşturur. Downwash, firar kenarında meydana gelen girdapların kendi ekseni etrafında dönerken aynı zamanda aşağı doğru yönelmesiyle gerçekleşen bir hava olayıdır. Downwash’in neden olduğu hava akışı taşıma kuvvetinin yatay bileşenini etkiler ve indüklenmiş sürüklemeyi oluşturur. Uçağın hücüm açısı arttıkça yani, burnu yukarı doğru kalktığında, elde edilen taşıma vektörü dikey konumdan yatay konuma doğru bir açı oluşturur. Yani, taşıma vektörü geriye doğru bakar. Bu nedenle, downwash ve indüklenmiş sürükleme artar. İndüklenmiş sürükleme hava süratinin karesi ile ters orantılıdır. Aynı zamanda hava yoğunluğu ile de ters orantılıdır. Şekil 9. İndüklenmiş sürükleme ve downwash örneği 3. Dalga Sürüklemesi Dalga sürüklemesi, transonik veya süpersonik uçuşta uçak çevresinde şok dalgalarının oluşmasından kaynaklanır. Hava, şok dalgasının önündeki süpersonik bölgeden şok dalgasının arkasındaki ses altı bölgeye akarken, ayrılır ve türbülanslı hale gelir. Şok dalgası güçlendikçe, uçağın ileri hareketini engelleyen dalga sürüklemesi meydana gelir. Şekil 10. Dalga sürüklemesi örneği Bir hava aracına etkileyen sürükleme türlerinin ve toplam sürüklemenin hava süratine göre değişimi Şekil 11’ de gösterilmiştir. Bu grafiğe göre, havanın sürati arttığında indüklenmiş sürükleme azalırken, parazit sürükleme artar. Toplam sürükleme ise, belirli bir hava süratine kadar azalır daha sonra artar. Şekil 11. Sürükleme – Hava Sürati grafiği Sonuç olarak, sürükleme drag hava aracını olumsuz etkileyen bir kuvvettir. Yakıt tüketiminin artması, aracın azami menzilinin azalması, hava akışının düzensizleşmesi gibi sorunlara neden olur. Sürüklemenin azaltılması için tasarımdan imalata kadar her alanda dikkat edilmesi gerekir. Tasarımsal olarak keskin geçişlerden kaçınmak, imalat açısından ise yüzey pürüzlülüğünü minimum seviyede tutmak örnek olarak verilebilir. Kaynakça 1. 2. Furkan KARABOĞA Bursa Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği lisans öğrencisi. Ülkesine savunma sanayi alanında hizmet etmek için gayret gösteren bir mühendis adayı. Havacılığa meraklı. Kompozit malzemeler ve imalat yöntemleri alanlarına ilgili.

sürtünme kuvveti ile ilgili proje