5. Sınıf Kuvvetin Ölçülmesi ve Sürtünme — Konu Anlatımı

Bir Yay, Birkaç Ağırlık

Tavandaki bir çengele yay asıp ucuna sırayla ağırlıklar takalım ve uzamayı cetvelle ölçelim:

Kuvvet iki katına çıkınca uzama da iki katına çıkıyor. Her 2 N için 5 cm, yani her 1 N için $5 \div 2 = 2{,}5$ cm. Bu yaya 5 N asarsak uzama $5 \times 2{,}5 = 12{,}5$ cm olur.

İşte dinamometre bu fikirle çalışır: içindeki yayın uzamasını bir ölçeğe çevirir. Kuvvetin birimi newtondur (N).

Kuvvet itme ya da çekmedir. Bir cismi harekete geçirebilir, durdurabilir, yönünü ya da şeklini değiştirebilir: kaleciye gelen topu yakalamak durdurma, hamuru sıkmak şekil değiştirmedir.

Dinamometreyi Doğru Okumak

• Bölme değeri: 0 ile 20 N arası 10 eşit bölmeye ayrılmışsa her bölme $20 \div 10 = 2$ N'dur. İbre 7. çizgideyse okunan $7 \times 2 = 14$ N'dur.
• Sıfır ayarı: Ölçümden önce ibre sıfırda olmalı. Boşken 0,5 N gösteren bir dinamometrede 6,5 N okunduysa gerçek değer $6{,}5 - 0{,}5 = 6$ N'dur.
• Ölçüm sınırı: 10 N'a kadar ölçen dinamometreye 15 N'luk yük asılmaz; yay bozulur. Küçük kuvvet için küçük sınırlı, büyük kuvvet için büyük sınırlı olan seçilir.

Mini soru: Aynı dinamometrede K cismi 9 N, L cismi 5 N gösteriyor. İkisi birlikte asılırsa kaç N okunur? $9 + 5 = 14$ N; tabii dinamometrenin sınırı 14 N'dan büyükse.

Sürtünme: Yüzeyler Birbirini Tutar

Aynı tahta bloğu dinamometreyle farklı zeminlerde sabit hızla çekelim:

cam: 2 N · parke: 4 N · halı: 6 N · zımpara kâğıdı: 9 N

Zemin pürüzlendikçe gereken kuvvet artıyor. Bloğu yavaşlatmaya çalışan bu kuvvete sürtünme kuvveti denir. Hareketin ters yönünde etki eder.

Bloğun üstüne ikinci bir blok koyarsak ne olur? Blok yüzeye daha çok bastırır, sürtünme artar. Bloğu geniş yüzü yerine dar yüzü üzerine yatırmak ise sürtünmeyi belirgin biçimde değiştirmez; cins ve ağırlık aynı kalmıştır.

Ellerinizi hızlıca birbirine sürtün: ısınır. Sürtünme hareket enerjisinin bir kısmını ısıya çevirir.

Yayın da Bir Sınırı Var

Yay tablosundaki düzen sonsuza kadar sürmez. Yaya çok büyük bir yük asarsanız yay aşırı uzar ve yük çıkarılınca eski boyuna dönmez; kalıcı olarak bozulmuştur. Dinamometrelerde ölçüm sınırının yazılı olmasının sebebi budur.

Evde basit bir dinamometre yapmak için bir lastik bant, karton bir bardak ve bir cetvel yeter. Bardağa sırayla 1, 2, 3 bozuk para koyup lastiğin uzamasını işaretleyin. Lastik, çelik yay kadar düzenli uzamaz; bu yüzden gerçek dinamometrelerde yay kullanılır.

Daha zor bir soru: Bir yaya 4 N asılınca 6 cm uzuyor. Yaya 2 N daha eklenirse toplam uzama kaç cm olur? Her 1 N için $6 \div 4 = 1{,}5$ cm. Toplam $6$ N için $6 \times 1{,}5 = 9$ cm; ek uzama $9 - 6 = 3$ cm.

Hava ve Su da Sürtünür

Uçaktan atlayan biri paraşütünü açınca yavaşlar. Havanın hareket eden cisme karşı gösterdiği bu etkiye hava direnci denir. Paraşüt büyüdükçe iniş süresi uzar.

Suda da aynısı olur. Balıkların, denizaltıların, hızlı trenlerin önü sivri ve akıcı biçimlidir; hava ve su direncini azaltır. Kutu biçimli bir cisim aynı hızla ilerlemek için daha çok kuvvet ister.

Havası boşaltılmış bir cam tüpte tüy ile taş aynı anda bırakılırsa ikisi yere aynı anda düşer; çünkü hava direnci yoktur. Havalı ortamda tüy havaya takılır ve geç düşer.

Sürtünme Hem Dost Hem Düşman

Yararlı: Kaymadan yürümek, fren yapmak, kalemle yazmak, kibrit yakmak. Karlı yolda derin dişli kış lastiği ve zincir sürtünmeyi artırır.

Zararlı: Ayakkabı tabanının aşınması, motor parçalarının ısınması. Bisiklet zincirine yağ sürmek, makinelerde rulman kullanmak sürtünmeyi azaltır.

Sık yapılan hata 1: Sürtünmeyi hareketle aynı yönde çizmek. Kutu sağa itiliyorsa sürtünme sola doğrudur.

Sık yapılan hata 2: Kuvvetin birimini kilogram sanmak. Kilogram kütlenin birimidir; 1 kg'lık bir cismin ağırlığı yaklaşık 10 N'dur.

Sınav ipucu: "Sürtünmeyi zemin belirler" gibi bir yargıyı sınayan deneyde yalnız zemin değişmeli; blok ve ağırlık da değişmişse deney yargıyı kanıtlamaz.

Sık sorulanlar