Virajlarda yolun dış kenarı neden yüksek yapılır?

Virajlarda yolun dış kenarı neden yüksek yapılır?

Soru: Virajlara neden eğim verilir?
Kısa Cevap: Yolun uyguladığı kuvvetin virajın merkezine doğru bir bileşen oluşturması için virajlara eğim verilir. Bu düzenleme, uygun dönüş süratinde lastik ile yol arasındaki yanal sürtünmeye duyulan ihtiyacı azaltır.
Detaylı Cevap: Virajdaki araç, sürati değişmese bile yönü değiştiği için ivmeli hareket yapar. Bu hareketi sağlayan net kuvvet merkeze yönelmelidir. Virajın dış kenarı yükseltildiğinde yolun normal kuvveti içeriye doğru eğilir ve dönüşe katkı sağlar. Yol yüzeyindeki bu enine eğim dever olarak adlandırılır.

Eğim, aracın hareketini nasıl etkiler?

Yatay bir yolda normal kuvvet düşeydir. Eğimli virajda ise normal kuvvetin düşey ve yatay bileşenleri bulunur. Sürtünmenin olmadığı ideal durumda düşey bileşen ağırlığı dengelerken yatay bileşen merkezcil kuvveti oluşturur.

Kuvvetleri bileşenlerine ayırma yöntemini kuvvet ve hareket sorularındaki açıklamalarla birlikte inceleyebilirsiniz.

Eğimli virajda sürtünme gereksiz midir?

Gerçek yollarda sürtünme önemini korur. Eğim, belirli bir süratte dönüş için gereken kuvvetin sağlanmasına yardımcı olur. Farklı süratlerde ise statik sürtünme de devreye girerek aracın eğim boyunca kaymasını önlemeye katkıda bulunabilir.

Yolun eğimi, yüzeyin sürtünme katsayısını kendiliğinden yükseltmez. Yüzey ve tutunma ilişkisi için sürtünmeyi artıran ve azaltan günlük yaşam uygulamalarına bakabilirsiniz.

Sürtünme yoksa uygun sürat hangi bağıntıyla hesaplanır?

Yolun yatayla yaptığı açı θ, dönüş yarıçapı r ve yer çekimi ivmesi g olmak üzere v = √(rg tanθ) bağıntısı kullanılır.

Bağıntı, N sinθ = mv²/r ve N cosθ = mg eşitliklerinin oranlanmasıyla elde edilir. Kütle sadeleştiği için bu ideal hesapta uygun sürat aracın kütlesine bağlı değildir.

Hesaplanan sürat, sürtünmesiz virajda verilen yarıçapı koruyarak dönmeyi sağlayan değerdir. “Bu değerin altındaki bütün süratler uygundur” biçiminde yorumlanamaz.

Örnek soru: Uygun dönüş süratinin bulunması

Soru: Sürtünmenin ihmal edildiği, yarıçapı 80 metre olan eğimli virajda tanθ = 0,5’tir. g = 10 m/s² için uygun dönüş süratini hesaplayınız.

Kısa Cevap: Araç bu ideal koşullarda 20 m/s süratle dönebilir.

Çözüm: v = √(80 × 10 × 0,5) = √400 = 20 m/s bulunur. Bu değer 72 km/sa. sürate eşittir.

Sonucun yorumu: Bu süratte normal kuvvetin yatay bileşeni dönüş için gereken kuvveti tek başına sağlar; yanal sürtünmeye ihtiyaç duyulmaz.

Kuvvet ve hareket soruları: Bileşenler ve açıklamalı çözümler

Sürtünme kuvvetini artırmak veya azaltmak için neler yapılabilir?