Page 43 - Fen Lisesi Fizik 11 | 1.Ünite

1. ÜNİTE KUVVET VE HAREKET

1.6.3. Sürtünmeli Yüzeylerde Enerji Korunumu ve
Dönüşümleri

Sürtünmeli yüzeylerde öteleme hareketi yapan cisimlerde oluşan sürtünme kuvveti, her zaman cismin ya-
pacağı yer değiştirmeyle zıt yönlüdür. İş ve enerji dönüşümleri konusunda yer değiştirmeyle zıt yönlü olan
kuvvetlerin yaptığı işin negatif iş olduğu belirtilmişti. Enerji korunumu negatif iş için de geçerlidir. Sürtün-
me kuvvetlerinin yaptığı iş, ısı enerjisine dönüşerek birbirine sürtünen cisimlerin iç enerjisini artırır.

Profil demir kesilirken kıvılcımlar çıkması (Görsel 1.19), hızla atmosfere giren gök taşının alev alması
(Görsel 1.20) ve birbirine sürtülen maddelerin ısı enerjilerinin artarak sıcaklığının yükselmesi, sürtünme
kuvvetinin iç enerjiye dönüştüğünü gösteren olaylardan bazılarıdır.

Görsel 1.19: Profil demirin kesilmesi Görsel 1.20: Atmosfere giren gök taşı
Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş W ile sembolize edilir. Sürtünme kuvvetinin F olduğu Şekil 1.95’te verilen
S S
yatay düzlemde, F kuvveti uygulanarak xD yer değiştirmesi yapan bir K cismi üzerinde ısıya dönüşen
x
sürtünme kuvvetinin yaptığı iş W = F $ D eşitliğiyle hesaplanır.
S S
v 0 = 0 v
F F
K K
F s D x
F s
Şekil 1.95: Sürtünmeli yatay düzlemde xD yer değiştirmesi yapan cisim

x
Sistemde F kuvvetinin yaptığı iş W ile gösterildiğinde W = F $ D olarak elde edilir.
F F
F kuvveti yer değiştirme ile aynı yönlü olacağından yaptığı iş pozitif, F ise zıt yönde olacağından yaptığı
S
iş negatiftir. Bu yüzden F ve F kuvvetlerinin cisim üzerinde yapacağı toplam W işi
S T
W = W − W
T F S
= F $ D − F $ D x
x
S
^
W = F - F h $ D x eşitliğiyle bulunur. Bu eşitlikte verilen F - F h cisme etki eden net kuvvete eşittir.
^
T S S
Bu durumda W = F $ D x sonucuna ulaşılır.
T Net
İş-enerji teoremine göre F Net kuvvetin yapacağı iş cismin kinetik enerjisindeki değişime eşit olmalıdır. K
cismin kütlesi m, ilk hızı v 0 = 0 ve K yer değiştirmesi sonunda kazandığı hız büyüklüğü v ise

W = E
T K
1 2
W = $ mv$ sonucuna ulaşılır.
T 2

121