Örnek Soru:
Şekilde, 1 kg’lık bir cisim 4 kg’lık bir cisme bağlı, cisimler ok yönünde sabit hızla hareket ediyor. Sürtünme katsayısı nedir? (g = 10 m/s²)
Çözümü adım adım basitçe inceleyelim:
-
Sabit hız ⇒ İvme a = 0
- Sabit hızda hareket eden sistemde net kuvvet sıfırdır.
-
Asılı 1 kg’lık kütlenin serbest bırakılması
- Bu kütle durağan değil; sabit hızla aşağı iniyor. İvme = 0 olduğuna göre hareketi dengeleyen kuvvetler eşittir.
- Aşağıya etkiyen ağırlık: W₁ = m₁·g = 1·10 = 10 N
- Yukarıya etkiyen ip gerilmesi: T = 10 N
-
Masadaki 4 kg’lık kütle üzerine etkiyen yatay kuvvetler
- İpteki gerilme, bloğu yatayda çekiyor: T = 10 N
- Bu bloğun yatayda sürtünmeye karşı koyması gerekiyor, çünkü net kuvvet sıfır (= sabit hız):
Sürtünme kuvveti f_k = T = 10 N
-
Sürtünme kuvveti formülü
f_k = μ_k · N
Burada N, bloğun normal kuvveti (= ağırlığına eşit):
N = m₂·g = 4·10 = 40 N -
Sürtünme katsayısını bulalım
μ_k = f_k / N = 10 / 40 = 0,25
Doğru cevap: A) 0,25
Soruyu basitçe anlatalım:
- Cisimler sabit hızla hareket ediyorlar → hız değişimi yok, dolayısıyla ivme a=0 ve net kuvvetler sıfırdır.
- 1 kg’lik sarkaçta (asılı kütle) yukarı yönde ipin gerilmesi T, aşağı yönde ağırlık m_1 g vardır. İvme sıfır olduğu için:
m_1 g - T = 0 \Rightarrow T = m_1 g = 1\cdot 10 = 10\ \text{N}. - 4 kg’lik kasa için yatay yönde iki kuvvet var: sağa doğru çekiş T ve sola doğru kinetik sürtünme kuvveti f_k. İvme sıfır olduğundan:
T - f_k = 0 \Rightarrow f_k = T = 10\ \text{N}. - Kinetik sürtünme kuvveti f_k = \mu_k N ve normal N = m_2 g = 4\cdot 10 = 40\ \text{N}. Bundan:
\mu_k = \dfrac{f_k}{N} = \dfrac{10}{40} = 0{,}25.
Sonuç: \mu_k = 0{,}25 (A şıkkı).