Kuvvet Ve Hareket

Hareket

Hareket, canlıların, araçların ve cisimlerin belirli bir referan noktasına göre zamanla yer değiştirmesidir. Harekete ait yörünge, konum, yer değiştirme, hız, sürat ve yer
değiştirme kavramları ele alınacaktır. Kuvvet İşlenecektir

Şekildeki bir futbolcunun hareketi ele alınarak alınan yol (S) ve yer değiştirme (ΔX) gösterilmiştir.

Yörünge

Hareket eden cismin hareketi sırasında izlediği yolun şeklidir. Bazı hareket türleri yörüngelerin şekli ile adlandırılır. Doğrusal, çembersel hareket vb. Yörüngenin uzunluğuna alınan yol denir. Skaler büyüklüktür ve S ile gösterilir.

Konum

Seçilen bir referans noktasına göre (şekildeki yan hakem) cismin yönlü uzaklığıdır. Yönü ve büyüklüğü olduğu için vektörel bir büyüklüktür. X ile gösterilir.

Yerdeğiştirme

Hareketli cismin konumundaki değişimdir. Yerdeğiştirme vektörü ilk konumdan son konuma doğru çizilen yönlü uzaklıktır. Yerdeğiştirme (ΔX) ile gösterilir. Vektörel bir büyüklüktür. Yerdeğiştirmenin matematiksel ifadesi aşağıdaki gibidir:

Hız

Bir hareketin birim zamandaki yer değiştirmesidir. Vektörel bir büyüklüktür.

Sürat

Sürat, hareketlinin birim zamanda aldığı yolun (yörüngenin) uzunluğudur.

Ortalama Hız, Ortalama Sürat

Ortalama hız, toplam yerdeğiştirmenin toplam geçen süreye oranıdır.

Anlık Hız

Hareketlinin herhangi bir andaki hızına denir.

Hareketle ilgili bazı terimler ve sembolleri

DÜZGÜN DOĞRUSAL HAREKET

Doğrusal bir yörüngede, eşit zaman aralıklarında eşit yerdeğiştirmeler yapan cismin hareketine düzgün doğrusal hareket denir. Cismin hızı sabittir.

Düz yolda hızı sabit olan bir arabanın hareketi:

Konum – Zaman Grafiği

Konum-zaman grafiğinin eğimi hızın büyüklüğünü verir.

Hız – Zaman Grafiği

Düzgün doğrusal harekette sabit hızın grafikle gösterimi aşağıdaki gibidir.

İVME

İvme, birim zamandaki hız değişimine denir. a ile gösterilir. Vektörel birbüyüklüktür.

KUVVET

Cisimlerde hareket ve şekil değişikliği yapan etkiye kuvvet denir.

Kuvvetin ölçülmesi

Kuvvet ölçümü dinamometre veya el kantarı denilen düzenekle yapılır. Bu düzeneklerin en önemli parçası yaydır. Yayın, esneklik sınırını aşmadan uzama miktarı uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır.

Kuvvet, temas gerektiren kuvvetler ve temas gerektirmeyen (alan) kuvvetler olmak üzere iki gruba ayrılabilir.

1. Temas Gerektiren Kuvvetler

Musluğu açmak, masayı çekmek, kapıyı kapatmak, yazı yazmak gibi eylemlerde uygulanan kuvvetler cisimle teması gerektirir. İki cismin teması sonucunda oluşan kuvvete temas gerektiren kuvvet denir.

2. Temas Gerektirmeyen (Alan) Kuvvetler

Cisimlerin birbiri ile teması olmadan birbirine uyguladığı kuvvettir. Kütlesel çekim kuvveti, manyetik kuvvet, elektrostatik kuvvetler örnek verilebilir.

SÜRTÜNME KUVVETİ

Düz zemin üzerinde veya su, hava gibi akışkanlar içinde hareket eden cisimlere, hareket yönlerine zıt yönde ortaya çıkan direnç kuvvetine sürtünme kuvveti denir. Yatay zeminde duran bir cisme, yatay zeminin uyguladığı sürtünme kuvvetini aşağıdaki düzenek yardımı ile inceleyelim.

Sürtünme Kuvvetinin Hesaplanması

Temas halindeki iki yüzey arasındaki sürtünme kuvvetini etkileyen iki büyüklük vardır. Bunlar, sürtünme katsayısı (k) ve yüzeylerin birbirine uyguladıkları dik kuvvet olan normal kuvvettir (N).

Sürtünme Kuvvetinin Özellikleri

1. Sürtünme kuvveti normal kuvveti ile doğru orantılıdır.

2. Sürtünme kuvveti kayarak ilerleyen cisimlere hareketlerine zıt yönde etki eder.

3. Sürtünme kuvveti dönerek ilerleyen cisimlere hareket yönleri ile aynı yönde etki eder.

Tekerleğe uygulanan dönme kuvveti sürtünme kuvveti
ile karşılaştığında, sürtünme kuvvetini yenemez ise
tekerlek yuvarlanma hareketi yapar. Böylece hem
dönme hem öteleme hareketi sağlanarak tekerlekler
üzerindeki aracın sürtünme kuvveti yönünde ilerlemesi
sağlanır.

4. Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeylerin büyüklüğüne bağlı değildir.

5. Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeyin cinsine bağlıdır.

Sürtünme katsayısı k nin değeri sürtünen yüzeylerin cinsine bağlıdır.

DOĞADAKİ TEMEL KUVVETLER

Evrende gerçekleşen ve gerçekleşmekte olan her şey dört temel kuvvet olan güçlü nükleer kuvvet, zayıf nükleer kuvvet, kütle çekim kuvveti ve elektromanyetik kuvvetin birbiri ile etkilerinin sonucudur.
Bu kuvvetlerin şiddet sırası:

Güçlü (Yeğin) Nükleer Kuvvet > Elektromanyetik Kuvvet > Zayıf Nükleer Kuvvet > Kütlesel Çekim Kuvveti

Güçlü (Yeğin) Nükleer Kuvvet

Atomun çekirdeğindeki proton ve nötronları bir arada tutan kuvvettir. Etki mesafesi çekirdeğin boyutları ile sınırlıdır. Şiddeti en büyük temel kuvvettir.

Elektromanyetik Kuvvet

Elektrik yükü olan parçacıklaron birbiri ile etkileşimi sonucundaoluşur. Elektronları çekirdeğe bağlayan, atom ve molekülleri bir arada tutan kuvvettir. Manyetik kuvvet, sürtünme kuvveti, adezyon ve kohezyon kuvvetleri elektromanyetik kuvvetlerdendir. Etki mesafesi sonsuzdur.

Nükleer Kuvvet

Atomu çekirdeğindeki proton ile nötronlar arasındaki kuvvettir. Etki mesafesi güçlü nükleer kuvvetlere göre daha kısadır.

Kütlesel Çekim Kuvveti

Evren’de var olan nesneler kütlelerinden dolayı birbirine çekme kuvveti uygular. Bu kuvvete kütle çekim kuvveti denir. Kütle çekim kuvveti nesnelerin kütleleri doğru, kütle merkezleri arasındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

Kütle çekim kuvvetinin Dünya’da ve Güneş sistemindeki önemli sonuçları:

1. Dünya yüzeyinde, kütleli varlıkların uzaya savrulmaması Dünya yüzeyinde, kütleli varlıkların uzaya savrulmaması.
2. Gel-git olayı.
3. Güneş sistemindeki gezegenlerin yörüngesinin sabit olması.

Ağırlık

Dünya yüzeyindeki bir cisme etki eden kütle çekim kuvvetine ağırlık denir.

G = m . g G: N m: kg g: N/kg = m/s2

Çekim İvmesi

Gezezgenlerin 1 kg’lık birim kütleye uyguladıkları kütle çekim kuvvetine çekim ivmesi denir. Dünya yüzeyinde iken bu kavram yer çekim ivmesi adını alır. Çekim ivmelerinin büyüklüğü gezegenin kütlesine, yarıçap büyüklüğüne ve gezegenin özkütlesine bağlı olarak değişmektedir. Çekim ivmesi g ile gösterilir. Birimleri m/s2 veya N/kg dır. Dünyanın şekline bağlı olarak kutuplarda, Ekvator’da veya yüzeydeki farklı konumlarda yer çekim ivmesinin büyüklüğü değişir. Bunun sonucunda cisimlerin ağırlıkları da değişir

NEWTON’IN HAREKET YASALARI

Dinamik, hareketi harekete sebep olan kuvvet ile açıklayan mekaniğin alt dalıdır. Hareketi, harekete neden olan etki ile birlikte açıklayan yasalara Newton Hareket Yasaları denir.

Dengelenmiş ve Dengelenmemiş Kuvvetler

Net Kuvvet

Bir cisim üzerine etkiyen kuvvetlerin toplamına net kuvvet denir. Net kuvvet bulunurken doğrudan toplama yerine yönlerin de dikkate alındığı vektörel toplama işlemi yapılır.

Dengelenmiş Kuvvetler

Net kuvvetin sıfır olduğu durumlarda cisme etki eden kuvvetlere dengelenmiş kuvvetler denir. Bu durumda cisim durmuştur veya sabit hızla hareket etmektedir.
Havada asılı duran helikopter, sabit hızla hareket eden tren, askıda asılı duran palto örnek verilebilir.

Dengelenmemiş Kuvvetler

Bir cisme etki eden ve net kuvvet değeri sıfır olmayan kuvvetlere dengelenmemiş kuvvetler denir.
Kalkış sırasında hızlanan uçak, köpeğini durduramayan kişi örnek verilebilir.

NEWTON’IN BİRİNCİ HAREKET YASASI (EYLEMSİZLİK)

Cismin üzerine hiçbir kuvvet etki etmiyor veya etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise cisim durumunu korur. Eğer duruyorsa durmaya, hareket ediyorsa sabit hızla hareketine devam eder.
Örnek:
Trenin içinde yere bir top koyarsak, tren dururken top da durur. Tren hızlanmaya başlayınca, top ilk konumunu korur. Bu nedenle trenin arkasına doğru hareket ediyor gibi görünür. Aslında dışardan bakan birine göre, top olduğu yerde durur. Hareket eden trendir.

NEWTON’IN İKİNCİ HAREKET YASASI

Bir cisme etki eden net kuvvet sıfırdan farklı ise, o cisme ivmeli hareket yaptırır. Cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir.

Yeni yayınlar

Fizik Kuvvet ve Hareket