Kuvvet Ve Hareket

İvme = Hız değişimi
Zaman

a = ∆V
∆t

∆V=hız değişim, cismin son hızı ile ilk hızı arsındaki farktır İlk hız V1, son hız V2 ise hız değişimi;

∆V = V2 – V1 olur


İvmenin birimi, a = m s2
s

ÖRNEK 3:

Bir cismin hızı 5 saniyede 3m/s’den 8m/s’ye çıkıyor Bu cismin ivmesi kaç m/s2’dir?

ÇÖZÜM:

V1=3m/s (ilk hız)
V2=8m/s (son hız)
∆t=5sn (zaman aralığı)
a=∆V => a= V2–V1
∆t ∆t

a= 8–3 a= 1m/s2 olur
5


HAREKET ÇEŞİTLERİ


1Sabit Hızlı Hareket:Bir cisim hareket süresince eşit zaman aralıklarında eşit yol alıyorsa bu harekete sabit hızlı hareket veya düzgün doğrusal hareket denir Hız değişmediği için ivme sıfırdır Sabit hızlı harekete ait konum–zaman, hız–zaman ve ivme–zaman grafikleri aşağıdaki gibidir


ÖRNEK 4:

Bir hareketli 20 saniyede 100m yol alıyorsa, bu hareketlinin hızı kaç m/s’dir?


ÇÖZÜM:

V= X V= 100m
t 20s

V= 5m/s dir


2Düzgün hızlanan hareket:Bir cismin hızı yer değiştirme süresince düzgün bir şekilde artıyorsa buna düzgün hızlanan hareket denir Hızda değişme olduğuna göre bu harekette ivme vardır Cismin hızı her saniye ivme kadar artacaktır Bu harekete ait konum–zaman, hız–zaman ve ivme–zaman grafikleri aşağıdaki gibidir


3Düzgün yavaşlayan hareket:Bir cismin hızı, yer değiştirme süresince, düzgün bir şekilde azalıyorsa, bu harekete düzgün yavaşlayan hareket denir Düzgün yavaşlayan harekette hız değiştiği için ivme vardır Cismin hızı her saniye ivme kadar azalacaktır Düzgün yavaşlayan hareketin konum–zaman, hız–zaman ve ivme–zaman grafikleri aşağıdaki gibidir



ÖRNEK 5:

Bir hareketlinin hız-zaman grafiği aşağıdaki gibidir Bu hareketli I, II ve III bölgelerinde nasıl hareket yapmıştır?


Cismin hareketini saptamak için cismin hızındaki değişime bakılır I bölgede cismin hızı değişmemiş, II bölgede cismin hızı artmış, III bölgede cismin hızı azalmıştır Dolayısıyla cisim I bölgede sabit hızlı, II bölgede hızlanan, III bölgede yavaşlayan hareket yapmıştır

ÖRNEK 6:

Hızı 10m/s olan bir hareketle 2m/s2’lik bir ivme ile 5 saniye sonunda kaç m/s’lik hıza ulaşır?

ÇÖZÜM:

İlk hız: V0= 10m/s
Zaman: t= 5s
İvme: a= 2m/s2
Son hız: V= ?
V= V0 + a * t den
V= 10 + 2 * 5
V= 10 + 10
V= 20 m/s hıza ulaşır



HAREKET KANUNLARI


v BİRİNCİ HAREKET KANUNU VEYA ATALET PRENSİBİ:

Birinci hareket kanunu,üzerinde net bir kuvvet olmayan cismin durum ve hareketiyle ilgilidirYani,cisim üzerine ya hiç kuvvet etki etmeyecek,ya da etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır olacakBu durumda,birinci kanunu şöyle tanımlayabiliriz:

Üzerinde net kuvvet bulunmayan bir cisim ya hareketsiz kalır veya önceden hareketli ise,bu hareketini düzgün doğrusal olarak sürdürür

Yukarıdaki tanımı biraz daha açacak olursak şöyle diyebiliriz: Dışarıdan bir kuvvet uygulamaksızın, duran bir cisim hareket etmez, hareketteki bir cisim de durmaz Hareket, yön ve doğrultusunu muhafaza eder

Açıklamalardan da görüldüğü gibi, cisim durumunu muhafaza etme meylindedir Bazen birinci hareket kanunu atalet veya eylemsizlik prensibi olarak da isimlendirilir Bu yüzden ataletin tarifini şöyle yapabiliriz:

Bir cismin, hareket durumunda meydana gelebilecek değişikliğe, karşı meyline atalet denir

Konuya bir misal ile açıklık getirmeye çalışalım: Duran bir cisim bu halini koruma meylindedir Onu hareket ettirmeye çalışırsak; uygulamış olduğumuz kuvvete karşı bir direnç oluşturur Bu dirence atalet denir Düz bir yolda yüksek hızla giden bir arabanın koltuğunda oturuyor olduğunuzu düşünün

Bu durumda gerek araba, gerekse içinde oturan kişinin meyli, içinde bulunduğu hareketi sürdürme istikametindedir Şayet araba fren yaparsa, yer ile tekerlekler arasındaki etkileşme, koltukta oturan yolcuyu etkilemez, araba yavaşlarken, koltukta oturan kişi arabaya sıkı sıkıya bağlı olmadığı için, aynı hızında devam etmek isteyecektir İşte, frenleme sırasında, yolcunun öne doğru fırlaması, onun ataletinden dolayıdır

Cismin kütlesi arttıkça, ataleti de artacaktır Böyle bir cisme ivmelendirmek de zorlaşacaktır Basit bir ifade ile şöyle diyebiliriz: bir cisim üzerine tesir eden net kuvvet sıfır ise; cismin ivmesi de sıfırdır Yukarıdaki ifadeden şu sonuca varırız: böyle ideal bir hareketi şekil 1’de görülen düzenek ile gözleyebiliriz Oluşturulan hava akımı, disk ile üzerinde hareket ettiği düzlem arasındaki sürtünmeyi azaltır Böyle bir yüzey üzerinde bulunan bir cisme belli bir hız kazandırırsak; cisim bu hızıyla düzgün doğrusal hareketini sürdürür Çekim alanlarının bulunmadığı uzayın derinliklerinde hareket eden bir uzay gemisinin, itici gücü çalıştırılmasa bile, sahip olduğu hızla binlerce yıl veya daha fazla hareket edebilir

Kütleleri farklı iki cisim,üzerlerine uygulanan aynı bir F kuvveti ile farklı ivmeler kazanacaklardır Cismin kütlesi büyüdükçe, kazanacağı ivme küçülecektir Bir örnek vermek gerekirse; uygulanan bir kuvvet, 4kg’lık cisme 2m/s2’lik ivme kazandırıyorsa; 8kg’lık başka bir cisme 1m/s2’lik ivme kazandıracaktır Demek kütle ile ivme ters orantılıdır

m1 = α2
m2 α1

Kütle, cismin tabii bir karakteri olup cismin bulunduğu çevreden bağımsızdır Yani, içinde bulunduğu durum ve şartlar cismin kütlesini değiştirmez Bir cismin çekim kütlesi, eşit kollu terazi ile ölçülür Eylemsizlik kütlesi ise şöyle bulunur Cisim üzerine bir kuvvet uygulayarak kazandığı ivmeyi bulabiliriz Uygulanan kuvvetin ivmeye oranı da eylemsizlik kütlesini verir



v İKİNCİ HAREKET KANUNU VEYA DİNAMİĞİN TEMEL PRENSİBİ

Bir cisim üzerine bir kuvvet veya bileşkesi sıfırdan farklı kuvvetler uyguladığımızda neler olacağını göremeye çalışalım Boş bir kutuyu hareket ettirmenin ne kadar kolay olduğunu biliriz Halbuki aynı kutu içine bazı şeyler doldurarak çekmeye çalışsak, hareketin nasıl zorlandığını da biliriz Hareket ettirilen madde arttıkça uygulanan kuvvetin de büyüklüğünün de artması gerekecektir Dolu bir kutuya verilecek ivmenin, boş kutuya verilen ivme ile aynı olması için, dolu kutuya uygulanan kuvveti değeri daha fazla olmalıdır Açıklamalardan da anlaşılacağı gibi; kuvvet, kuvveti üzerine uygulandığı kütle ve kütlenin kazandığı ivme arasında sıkı bir ilişki vardır
İkinci hareket kanunu veya dinamiğin temel prensibi olarak da bilinen bu ilişkiyi şöyle ifade edebiliriz:

Bir kuvvet, üzerine tesir ettiği cismi, kuvveti yönü doğrultusunda ivmelendirir Cismin kazandığı ivme, kuvvet ile doğru, cismin kütlesi ile ters orantılıdır


v ÜÇÜNCÜ HAREKET KANUNU VEYA ETKİ-TEPKİ PRENSİBİ

Kuvvetler, cisimlerin karşılıklı etkileşimlerinden doğarlar Bir cisim diğer bir cisme kuvvet uygularsa; ikincisi de birinciye bir kuvvet uygulayacaktır Bu kanunu şöyle ifade edebiliriz:

Bir cisim başak bir cisim üzerine kuvvet uygularsa; ikinci cisim de birinci üzerine aynı büyüklükte, fakat zıt bir kuvvet uygular Her etkiye karşı, zıt yönlü değişik bir tepki vardır


Bu iki kuvvet arasındaki bağıntıyı şöyle yazabiliriz:

F12 = F21

Bir misal ile olaya açıklık getirmeye çalışalım Elinize aldığınız iki yaylı katarı şekil 2’deki gibi birbirine takarak, diğer uçlarından her birinin değeri 5N olan iki kuvvet ile çekiniz Yaylı kantarların okuduğu değerler ne olacaktır? Belki çoğumuz hiç düşünmeden okunan değerlerin 10N olduğunu söyleyeceğiz Halbuki her bir kantar 5N değerini gösterir


Şekil 2- Her etkiye karşı zıt yönde eşit bir tepki doğar