Sürtünme Kuvveti

Sürtünme Kuvveti

Fatih Sultan Mehmet’in İstanbul’u fethi sırasında gemileri karadan yürüttüğünün temsili resmini görmektesiniz. Gemiler yağlanmış kütüklerin üzerine konulup, çekilerek hareket ettirilmiştir. Gemilerin altındaki kütükler neden yağlanmış olabilir? Fatih Sultan Mehmet ve ordusu gemileri neden toprağın üstünde değil de yağlanmış kütüklerin üstünde hareket ettirmiş  olabilir?

BIRLIKTE YAPALIM

Topun Hareketini Gözlemleyelim

GEREKLİ MALZEMELER

Oyun hamuru

NASIL YAPALIM?

2 kişilik gruplar oluşturalım. Oyun hamurundan ceviz büyüklüğünde bir top yapalım. Hazırladığınız topu sıranın üstünde yuvarlayalım. Topun hareketini gözlemleyelim. Aynı işlemi üç kez tekrarlayalım. Topun hareketinde nasıl bir değişim gözlemlenir?

Cisimler temas ettikleri yüzeyle etkileşim içindedir. Yuvarlanan bir topun bir süre sonra durma sebebi, top ile zemin arasındaki sürtünme kuvvetidir. Cisimle temas ettiği yüzey arasında oluşan ve cismin hareketini zorlaştıran kuvvete sürtünme kuvveti denir. Sürtünme temas gerektiren bir kuvvettir. Cismin hareket yönüne ters yönde etki eder.

BİRLİKTE YAPALIM

Sürtünme Tüm Yüzeylerde Aynı Mıdır?

GEREKLİ MALZEMELER

Kalın karton veya mukavva
Makas
Örgü ipi
Karton bardak
Madenî paralar
Keçe
Kumaş parçası
Alüminyum folyo
Streç film ve naylon poşet
Bir miktar toprak

Mukavvayı veya kartonu keserken öğretmenimizden yardım alalım.

NASIL YAPALIM?

Yukarıdaki şekli bir kartona çizip gösterildiği yerlerden keselim. Katlayarak bir kutu elde edelim. Poşetin içine bir avuç toprak koyup kutunun içine yerleştirelim. Daha sonra kutuyu yapıştıralım. Elde ettiğimiz kutunun dört yüzeyini ayrı ayrı streç film, keçe, kumaş ve alüminyum folyo ile kaplayalım. Kutuya bir ip bağlayıp ipin diğer ucunu karton bardağa bağlayalım. Resimdeki düzeneği oluşturacak şekilde kutuyu masanın üzerine koyalım. Önce kutunun streç filmle kapladığımız yüzeyini masaya temas ettirelim. Bardağa madeni paraları atmaya başlayalım. Kutunun hareketini gözlemleyelim. Tüm yüzeyler için deneme yapalım.
Her bir yüzeyin hareketini sağlamak için kullandığımız madeni para sayısını tabloya kaydedelim. Kutunun masaya temas eden yüzeyi ile, bu yüzey üzerinde hareket etmesi için kullandığımız bozuk para sayısı arasındaki ilişki ne olabilir?

Sürtünme kuvveti tüm yüzeylerde aynı değildir. Sürtünme kuvveti yüzeylerin çok pürüzlü veya az pürüzlü olma durumlarına göre değişir.

Halı, keçe, kumaş, toprak, çim saha ve zımpara kağıdının yüzeylerinde girinti ve çıkıntılar fazladır. Böyle yüzeylere çok pürüzlü yüzeyler denir. Cisimler çok pürüzlü yüzeylerde daha zor hareket eder. Bunun sebebi sürtünme kuvvetinin çok pürüzlü yüzeylerde fazla olmasıdır.

Cam, buz, porselen, mermer, beton, fayans, kuşe kağıt gibi yüzeyler daha az girinti ve çıkıntıya sahiptir. Bu yüzden böyle yüzeylere az pürüzlü yüzeyler denir. Yüzeyin daha az pürüzlü olması sürtünme kuvvetinin daha az olmasını sağlar. Bu
durumda cismin hareketi kolaylaşır.

Tamamen pürüzsüz bir yüzeyden söz edilemez. Çünkü baktığımızda veya elimizle dokunduğumuzda pürüzsüz olduğunu düşündüğümüz bir cismi mikroskopla incelediğimizde aslında pürüzlü olduğunu görürüz.

BİRLİKTE YAPALIM

İç İçe Geçen Sayfalar

GEREKLİ MALZEMELER

Eşit büyüklükte ve eşit sayfa sayısına sahip olan iki kitap

NASIL YAPALIM?

Kitapları masanın üstüne karşılıklı bırakalım.
Başlangıçta kitapların birkaç sayfasını üst üste getirip iki kitabı birleştirelim. Kitapları ayırmaya çalışalım. Daha sonra en alttan başlayarak sayfaları tek tek birbiri üstüne gelecek şekilde birleştirelim. Kitapları ayırmaya çalışalım. Kitapların birkaç sayfasını birleştirdiğinizde mi tüm sayfalarını birleştirdiğinizde mi kitaplar birbirinden daha kolay ayrıldı? Bu durumun sebebi sizce ne olabilir?

Tekerlekli sandalyeyi beton bir zeminde sürmek kolayken toprak zeminde zordur. Bunun sebebi toprak zeminin daha pürüzlü olması ve sürtünme kuvvetinin hareketi engelleyici etkisinin fazla olmasıdır.

Buz pateni ve kayak az pürüzlü yüzeylerde yapılır. Bu sporlarda kullanılan patenlerin ve kayak takımlarının yüzeyleri de az pürüzlüdür.

Günlük yaşantımızda bir çok işi yapabilmek için sürtünme kuvvetinden yararlanırız. Bazı durumlarda sürtünme kuvvetinin az olmasını isteriz. Bazı durumlarda ise sürtünme kuvvetinin fazla olması işimizi kolaylaştırır.

Kışın arabaların lastiklerine zincir takılması sürtünme kuvvetini artırarak arabanın kaymasını engeller.

Halterciler halteri kaldırmadan önce ellerini özel bir tozla ovalar. Bu toz sürtünme kuvvetini artırarak halterin ellerinden kaymamasını sağlar.

Araçların kaymasını engellemek için kışın buz tutan yollara kum serpilmesi de sürtünme kuvvetini artırmak için yapılır.

Ağır bir valizi kolay hareket ettirmek için valizin altına takılan tekerler sürtünmeyi azaltır. Böylece cisim daha kolay hareket ettirilir.

Islak ve yağlı yüzeyler kaygan yüzeylerdir. Çünkü su ve yağ yüzeyin pürüzlerini doldurarak yüzeyi pürüzsüz hale getirir. Makine parçaları da sürtünmeye bağlı aşınmaların engellenmesi için yağlanır.

Hava Ortamında Sürtünme Kuvveti

NASIL YAPALIM?

A4 kâğıtlardan birini buruşturalım.
Bir elimize buruşturduğumuz kâgıdı diger elimize buruşturmadığımız kâgıdı alıp aynı yükseklikten, aynı anda düşmeye bırakalım. İki kâğıt yere aynı sürede mi düştü? Neden?

Salıncakta sallanan çocuğun bir süre sonra yavaşlayıp durmasının sebebi ne olabilir?

Hava ortamında hareket eden cisimlerle hava arasında sürtünme kuvveti vardır. Havanın cisimlerde uyguladığı sürtünme kuvvetine hava direnci denir. Hava direnci cisimlerin hareketini engelleyici bir etkidir. Salıncakta sallanan çocuğun bir süre sonra yavaşlayıp durmasının sebebi de hava direncidir. Cisimler hava ortamında hareket ederken havanın direnci cisimlerin hareket yönüne ters yönde etki eder. Cismin havayla temas eden yüzeyi ne kadar genişse hava direnci de o kadar fazla olur. Paraşütlerin yüzeylerinin büyük olması hava direncini artırarak paraşütçünün yere yavaş ve güvenli inmesini sağlar.

Jet uçaklarının arkasından açılan paraşütler hava direncini artırır. Böylece uçağın yavaşlaması sağlanır.

Havanın direncini azaltmaya çalıştığımız durumlar da vardır. Hava ve kara taşıtları, hava direncinden en az etkilenecek şekilde tasarlanmıştır. Kuşların, hızlı koşan hayvanların vücut şekilleri, bisiklet yarışçılarının yarışırken aldıkları pozisyonlar hava direncini azaltan durumlardır.

Uçakların ve arabaların ön kısımlarının sivri olması da hava direncini azaltacak şekilde yapılan tasarımlara örnektir.

BİLİMİN KAHRAMANLARI

HEZARFEN AHMET ÇELEBİ (1609-1640)

Osmanlı İmparatorluğu döneminde yaşamış önemli Türk bilginlerdendir. Yapay kanatlar takarak uçabilen ilk insan olarak tanınır. Çok yönlü bir bilim insanıdır. Bu sebeple kendisine “çok fazla şey bilen” anlamında “Hezarfen” ismi verilmiştir. Hezarfen Ahmet Çelebi çocukluğundan itibaren uçmaya olan merakı ile dikkat çekmiştir. Uzun yıllar kuşların kanat yapılarını ve nasıl uçabildiklerini araştırıp uçuş denemeleri yapmıştır.

Kuşların kanat yapılarını taklit ederek yaptığı yapay kanatlarını takıp lodos rüzgarını arkasına alarak halkın huzurunda yaptığı uçuş denemesi başarılı olmuştur. Böylece Galata Kulesi’nden Üsküdar’a kadar yaklaşık 3500 metre uçmuştur. Dönemin padişahı IV. Murat bu üstün başarısından dolayı kendisini ödüllendirmiştir.

Su Ortamında Sürtünme Kuvveti

Tıpkı hava gibi sıvılar da sıvı içinde hareket eden cisimlere bir kuvvet uygular. Suyun cisimlere uyguladığı sürtünme kuvvetine suyun sürtünme kuvveti veya su direnci denir. Su direnci, suyun içerisinde hareket eden cisimlerin hareketini zorlaştırır. Su direnci cisimlerin suya temas eden yüzeylerinin büyüklüğüne bağlıdır. Yüzeyin büyüklüğünün artması su direncini artırır.

Dalgıçların kullandıkları özel kıyafetler, su direncini azaltacak şekildedir.

Suda yaşayan canlıların vücutları, su direncinden en az etkilenecek şekle sahiptir.

Gemilerin ön kısımlarının V eklinde olması da suda yaşayan canlılardan esinlenerek su direncini azaltacak şekilde tasarlanmıştır. Böylece gemiler suyun içinde rahat hareket edebilir.

A) Azra, kuzeni Öykü’ye doğum gününde hediye olarak güzel bir yüzük aldı. Yüzüğü kuzenine verdiğinde ikisi de çok mutluydu.
Öykü hemen paketi açıp yüzüğü parmağına taktı. Fakat yüzüğü parmağından çıkaramadı. Yüzük Öykü’nün parmağına küçük gelmişti. Yüzüğü çıkarabilmeleri için Azra ve Öykü’ye ne tavsiye edersiniz?

B) Ahmet banyoda duran paspastan çok şikayetçiydi. Ne zaman banyoya girse paspas kayıyor, Ahmet ya düşüyor ya da düşme tehlikesi geçiriyordu. Ahmet paspasın kaymaması için evdeki malzemelerden kaydırmayan bir yüzey yapmak istedi. Ahmet’e bu konuda ne önerirsiniz?

BİLİMİN KAHRAMANLARI

VECİHİ HÜRKUŞ (1896-1969)

Türk havacılık tarihinin önemli isimlerinden biri olan Vecihi Hürkuş, uçak tasarlayıp üreten ilk Türktür. Aynı zamanda mühendis ve pilot olan Vecihi Hürkuş İstanbul’da doğmuştur. I. Dünya Savaşı’na ve Kurtuluş Savaşı’na katılmıştır. Bu savaşlardaki üstün başarılarından dolayı İstiklal Madalyası ve takdirnameler almıştır. Askeri görevleri sırasında uçak tasarımları ile uğraşmıştır.

1925 Yılında ilk Türk uçağını yapmıştır. VECIHI K-VI ismini verdiği uçağını başarıyla uçurmuştur. 1930 Yılında ikinci uçağı olan VECIHI K-XIV ile uçuş denemeleri yapmış ve uçağını İstanbul’dan Ankara’ya uçurmuştur.

1931 yılında Türk Hava Kurumu yararına, uçağıyla Türkiye turu yapmıştır. 1954 Yılında ilk sivil havacılık şirketini kurmuştur. 29 Agustos 2013 tarihinde ilk uçuşunu gerçekleştiren, tasarımı ve üretimi ülkemizde gerçekleşen uçağımıza Vecihi Hürkuş’un anısına ithafen HÜRKUŞ ismi verilmiştir.

DEVRİM ARABASI

16 Haziran 1961 tarihinde Eskişehir’de TCDD (Türkiye Cumhuriyeti Devlet Demiryolları) fabrikasında Türk mühendisler ilk yerli otomobilimizi üretmek için dönemin cumhurbaşkanının emriyle çalışmalara başladı. O güne kadar Türkiye’de bir motor veya bir otomobil yapılabileceğine inanan çok az kişi vardı. Aynı fabrikada 23 Türk mühendisten oluşan bir ekip, yaptıkları çalışmalar sonucunda 129 gün gibi rekor bir sürede, tümüyle yerli üretim bir otomobilin yapımını tamamladılar. Üretilen otomobile “DEVRİM” adı verildi. Bu sayede “Devrim Arabası” ilk yerli otomobil olarak tarihe geçti.

Şekildeki ayakkabı beton zeminde çekilerek hareket ettiriliyor. Ayakkabının daha kolay hareket etmesi için ayakkabıda veya zeminde ne gibi değişiklikler yapılabilir?

Aşağıda verilen soruları cevaplandırınız.

1) Gök taşları Dünya’mıza dogru düşerken birden alev alıp yanmaya başlar. Bu durumun sebebi ne olabilir?
2) Yağmur damlaları, yeryüzüne sürekli hızlanarak düşseydi ne olurdu? Bunu engelleyen ne olabilir?
3) Balık ve diğer suda yaşayan canlıların yüzeylerinin kaygan ve pürüzsüz olması onlara nasıl bir avantaj sağlar?

Özdeş kutuları taşıyan paraşütler aynı anda, aynı yükseklikte açılmıştır. Buna göre K,L,M paraşütlerinin yere düşme sürelerini büyükten küçüğe doğru sıralayınız.

Bir Cevap Yaz.