Sürtünme Kuvveti: Da Vinci Yanılmış mıydı?

Sürtünme kuvveti üzerine ilk bilimsel çalışmayı 500 yıldan daha uzun bir süre önce Leonardo da Vinci yapmıştı. Da Vinci’nin vardığı sonuç, sürtünme kuvvetiyle normal kuvvet arasında doğrusal bir ilişki olduğuydu. Peki, bugün hâlâ mühendisler tarafından kullanılan bu yasa gerçekten doğru mu?

Amsterdam Üniversitesi’nde çalışan bir grup araştırmacı yakın zamanlarda yaptıkları deneylerde, Leonardo da Vinci’nin sürtünme kuvveti ile ilgili vardığı sonuçları test etmişler. Dr. B. Weber ve arkadaşlarının Nature Communications’ta yayımladıkları sonuçlar, sürtünme kuvveti hakkında bilinenlerin gözden geçirilmesi ve güncellenmesi gerektiğini gösteriyor.

Basınca duyarlı moleküllerin yaydığı ışık, temas yüzeyini gösteriyor.

Moleküler ölçekte bakıldığında tüm yüzeyler pürüzlüdür. Sürtünme kuvveti birbiri üzerinde kayan cisimlerin yüzeylerindeki pürüzlerin birbirine temas ettiği yerlerde ortaya çıkar. Dolayısıyla temas yüzeyi arttığında sürtünme kuvveti de artar. Da Vinci’nin doğrusal ilişki yasasının yaygın açıklaması, normal kuvvet iki katına çıktığında temas yüzeyinin ve dolayısıyla sürtünme kuvvetinin de iki katına çıktığıdır. Araştırmacılar bu açıklamanın doğruluğunu test etmek için küre biçimli cam bir yüzeyi basınca duyarlı boyayla kaplamış. Küre başka bir cismin üzerine bastırıldığında basınca duyarlı moleküller ışık yayıyor. Işık yayılan bölgelere ve ışıma miktarına bakılarak temas eden bölgeler ve temas yüzeyinin büyüklüğü hakkında fikir edinilebiliyor.

Deney sonuçlarına göre temas yüzeyiyle sürtünme kuvveti arasında, beklendiği gibi, doğrusal bir ilişki var. Örneğin temas yüzeyi iki katına çıktığında sürtünme kuvveti de iki katına çıkıyor. Ancak sonuçlar, normal kuvvetle temas yüzeyi arasında da olduğu düşünülen doğrusal ilişkiyi doğrulamıyor. Araştırmacılar, sürtünme kuvvetinin daha iyi anlaşılabilmesi için temas yüzeyiyle normal kuvvet arasındaki deneysel verileri hassas bir biçimde tahmin edebilen kuramsal modellere ihtiyaç olduğunu belirtiyor.