Sürtünme Kuvveti ve Katsayısı Hesaplama

Sürtünme kuvveti nasıl hesaplanır?

İki yüzey birbirine bastırıldığında, kaymaya karşı koyan kuvvet normal kuvvetle orantılıdır: F = μ × N. Burada μ sürtünme katsayısı, N yüzeye dik bastıran kuvvettir. Yatay yüzeyde duran bir cisimde N = m × g, eğik yüzeyde N = m × g × cos θ olur.

Statik ve kinetik sürtünme

Duran bir cismi harekete geçirmek, hareket hâlindeki cismi kaydırmaktan daha zordur. Bu yüzden iki katsayı vardır: statik (μ_s) ve kinetik (μ_k). Statik sürtünme, cisim durduğu sürece uygulanan kuvvete eşittir ve en çok μ_s × N değerine ulaşır. Cisim kaymaya başlayınca kuvvet μ_k × N değerine düşer.

Katsayı nasıl ölçülür?

İki kolay yol vardır. Birincisi cismi yatay yüzeyde el kantarıyla çekmektir: μ = F / N. İkincisi yüzeyi yavaşça eğmektir. Cismin kaymaya başladığı açı statik katsayıyı verir: μ_s = tan θ.

Örnek

50 kg kütleli bir sandık yatay zeminde duruyor ve katsayı 0.3. Normal kuvvet 50 × 9.80665 = 490.3 N, sürtünme kuvveti 0.3 × 490.3 = 147.1 N olur. Aynı sandık 30 derece eğimli rampada duruyorsa normal kuvvet cos 30° kadar küçülür.

Sınırlar

Katsayı malzemenin değil yüzey çiftinin özelliğidir ve yüzeyin temizliğine, pürüzüne, yağa ve neme göre birkaç kat değişebilir. Listedeki değerler yaklaşık ders kitabı değerleridir. Fren, kavrama, sıkma bağlantısı gibi önemli işlerde üretici verisi ya da ölçüm kullanılır.