Sizden gelen soru:
Mıknatıslar ve sürtünme kuvveti nedir?
Cevap:
Mıknatısların Çekim Gücü
Mıknatısı farklı amaçlar için kullanmayı düşünen kişilerin aklına ilk gelen sorulardan birisi de alacağı mıknatısın ne kadar ağırlık kaldırabileceğidir. Bu durumda mıknatısın büyüklüğüne ve mıknatısın taşıması istenen maddenin yapısına göre değişmektedir. Yani her mıknatısın kesin olarak kaldırabileceği ağırlığı bilmek tam olarak mümkün değildir. Sizlere bu iş için kullanılan, yani mıknatısların kaldırabileceği ortalama ağırlığı ölçmeye yarayan birkaç sistem anlatacağız. Bu sayede alacağınız mıknatısın ortalama çekim gücünü hesaplayabilirsiniz. Ölçüm sistemlerine geçmeden önce mıknatısların çektiği ağırlık biriminin lbs (pound) ile ölçüldüğünü ve bir lbs nin 450 gram olduğunu belirtelim. Yani 2 lbs aşağı yukarı 1 kilo etmektedir.
1. Ölçüm Metodu
Bu yöntemde mıknatıs neredeyse düş bir çelik plakaya tutturulur. Bu plakanın alanı mıknatıstan fazla olmalıdır. Mıknatısı çelik plakadan ayırmak için gerekli olan kuvvet gauge ile ölçülür.
Eğer ir D88 neodymium mıknatısını resimde gördüğünüz gibi çelik bir tavana tutturup mıknatıs plakadan ayrılana kadar çekerseniz 14 lbs’ye yani yaklaşık 7 kiloya kadar mıknatısın dayandığını görürsünüz.
Dayanma Noktasına Binen Yük – Sürtünme
Diğer bir kullanımda buzdolabı mıknatısıdır. Buzdolabının kapağına yapıştırdığımız mıknatıs ne kadar yük taşıyabilir? Mıknatıslar çelik kapıya tutturulmuş durumdayken diğer kısımlarıyla fazla ağırlık taşıyamazlar. Bu durumda mıknatıslar güçlerini daha çok kapıya yapışık durmak için harcarlar. Her ne kadar yer çekimi mıknatısı aşağı doğru çekmeye çalışsa da, mıknatıs ve kapı arasındaki çekim ve sürtünme mıknatısın aşağı doğru kaymasını engeller.
Bu tür mıknatıslar için kesin bir ağırlık miktarı vermek söz konusu değildir çünkü mıknatıs ve dolap kapısı arasındaki sürtünme kuvveti, her iki maddenin yapısına, yan etkenlere ve bu maddelerin yüzeyine bağlı olarak değişmektedir. Örneğin buzdolabınızın yüzeyi hafif yağlı bir boyayla kaplı ise bu mıknatısın yer çekimine karşı koymasını zorlaştıracaktır. Wikipedia’da da denildiği gibi sürtünme katsayısı deneysel bir ölçümdür Yani hesaplama yoluyla değil deney yoluyla ölçülmelidir.
2. Ölçüm Metodu – Çelik Plaka Sandviçi
Diğer bir test yöntemi iki çelik plaka arasına mıknatısı yerleştirip daha sonra buları birbirinden ayırmaya çalışmaktır. Bu işlem özellikle ince mıknatıslarda çekim gücünü artırıcı bir etkiye sahiptir. Bu uygulamada mıknatıs ne kadar inceyse çekim gücü de o kadar yüksek olur. 1 inch’ten daha uzun mıknatısların bu deneyde fazla bir şansı yoktur.
Örneğin tek bir D82 neodymium mıknatısı birinci ölçüm metodunda 6.44 lbs çekim gücüne sahipken ikinci ölçüm metodunda bu miktar 16 lbs’ye kadar çıkmaktadır. Bu kadar büyük bir farkı belki kendi uygulamanızda göremeyebilirsiniz. Çünkü bu deneylerde kullanılan çeliğin saf ve oldukça düz olması ve mümkün olduğunca paralel tutulması gerekmektedir. Bu deney bizlere mıknatısları çevreleyen ferromanyetik maddelerin çekim gücünü ne derece etkilediğini göstermektedir.
Mesafenin Önemi
Bu tip deneylerde veya kendi yapacağınız uygulamalarda mıknatısın çekim gücü, mıknatıs ile tutturulduğu nesne arasındaki mesafeyle ters orantılıdır. Yani aradaki mesafe arttığında mıknatısın kaldırabileceği ağırlık yükü de azalmaktadır. Örneğin bir D82 mıknatısını bir yüzeye yapıştırıp çekebileceği ağırlığı hesapladığınızda 6.44 lbs’lik bir değer elde ederken, aynı deneyi mıknatıs ile yüzey arasına 10 kağıt parçası koyarak (mesafeyi 0.03”) artırdığınızda mıknatısın kaldırma gücünün 3 lbs’ye düştüğünü göreceksiniz.