Hareket Ve Kuvvet_Hareket Biliminin Tarihsel Gelişimi_Skaler Ve Vektörel Büyüklükler

Hareket ve Kuvvet_HAREKET BİLİMİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ_Skaler ve Vektörel Büyüklükler
Hareket ve Kuvvet_HAREKET BİLİMİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ_Skaler ve Vektörel Büyüklükler

HAREKET VE KUVVET

Hareket, fizikte mekanik konusu içerisinde yer alır mekanik ile nesnelerin hareketi ve durgun kalma özellikleri açıklanmaya çalışılır Böylece evrendeki gezegen ve yıldızların hareketleri açıklanabilir, bina, köprü, gökdelen gibi binalar inşa edilebilir, uçak, gemi ve denizaltı gibi araçlar yapılabilir Kısaca, dünya ve uzayda var olan veya var olması istenen birçok özellik mekanik konusu ile açıklanabilir

İnsanların en iyi çok ilgilendiği ve günlük yaşamında karşılaştığı fiziksel olaylardan birisi harekettir bu nedenle fizik bilimine genellikle hareket konusu ile başlanır

HAREKET BİLİMİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ

Hareket çok eski zamanlardan beri insanların ilgisini çeken bir konu olmakla beraber, sistematiğinin oluşması ancak 1600'lü yıllara denk gelmektedir Bu çağda batı dünyasında ortaya çıkan Galileo ve Newton, hareket biliminin sistematik özelliğinin oluşmasının temelini atmışlardır 19 yüzyılın sonlarına kadar bu bilim adamlarının ortaya attığı fikirler büyük oranda kabul görmüştür Fakat 20 yüzyılda atom ve atom altı parçacıklar üzerinde yapılan çalışmalar ve teknolojideki hızlı gelişim bu bilim adamlarının fikirlerinde bir takım değişiklikler yapılması gerektiğini ortaya koymuştur Kuantum Mekaniği ve Görelilik Teorisi yapılan bu çalışmalar sonrası, mekaniği ve hareketi daha iyi açıklamışlardır

HAREKET VE KUVVET KONUSU İÇİN BAZI TEMEL KAVRAMLAR

Skaler ve Vektörel Büyüklükler

Sadece bir sayı ve bir birim ile belirtilen uzunluk, kütle, zaman gibi büyüklüklere skaler büyüklükler denir 500 metre, 50 m/s, 175 cm, 3 saat gibi büyüklükler skaler büyüklüklerdir

Vektörel büyüklükler ise, bir sayı ve bir birim yanında yönü de olan büyüklüklerdir A'dan B'ye 2 saate gitmek vektörel bir büyüklüğü ifade eder

Uzunluk ve Zaman Birimleri

Hareketi iyi anlayabilmek için ilk olarak temel uzunluk ve zaman ölçülerini bilmek gerekir

Metre uzunluğun temel ölçü birimidir Bir metre, Paris'ten geçen, kuzey kutbu ve ekvator arasındaki boyuna çizgi boyunca ölçülen uzaklığın on milyonda birisidir Bu bir metreyi temsil eden metal çubuk Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu'nda bulunmaktadır

Bir metrenin uzunluğunu belirlemenin bir başka yolu ise, bilimdeki hızlı gelişmelerden birisi olan ışık hızından yararlanmaktır Buna göre 1 metre = Işığın boşlukta 1/299,792,458 saniyede yol aldığı mesafedir

Saniye ise = Sezyum atomunun yayınladığı belli bir dalga boyundaki ışığın, 9192631770 devir yapması için geçen zamandır

Kütle, enerji, zaman, hız, kuvvet ve sıcaklık gibi bir ölçme aracı ile ölçülebilen büyüklükler fiziksel niceliklerdir Bu tür büyüklükler genel olarak iki kısımda incelenir Bunlar:

1) Skaler Büyüklükler

2) Vektörel Büyüklüklerdir

1) Skaler Büyüklükler

Yalnızca sayılarla ifade edilebilen ve bir birimi olan büyüklüklere denir Skaler büyüklükler, kütle, sıcaklık, güç, zaman, iş vb olarak incelenebilir Örneğin; 3 metre, 5 kilogram, 35 oC, 600 Newton, 220 Volt gibi

2) Vektörel Büyüklükler

Ölçülen büyüklüklerin bazılarındaki sayısal değer ve birim bazen bu veriyi anlamak için yeterli değildir Bu büyüklüğün yönü, şiddeti, başlangıç noktası ve doğrultusu da önem kazanır Örneğin; "Araba Ankara'dan İstanbul'a doğru saatte 90 km/sa hızla hareket ediyor" cümlesinde aracın yönü, doğrultusu ve hızı gibi kavramlar bilinmesi gereken değerlerdir

Vektörel büyüklük; şiddeti, yönü, doğrultusu ve başlangıç noktası belirlenebilen büyüklüklerdir Yani yönlendirilmiş doğru parçalarına vetör denir Vektörel büyüklükleri simgesi üzerine ok işareti konularak skaler büyüklüklerden ayırt edilmektedir

Kuvvetlerin Bileşkesi

Her hangi bir cisme birden fazla kuvvet uygulandığında, cisme tek bir kuvvet uygulanıyormuş gibi olur Burada bir nesneye etkiyen birden fazla kuvvetin etkisi söz konusudur ile gösterilir

Örneğin bir kişinin A noktasından B noktasına taşıdığı bir yükü taşımak için bir başka kişi yardım ederse bileşke kuvvet artacağından taşıma süresi kısalacaktır Veya bir cisme doğu yönünde 10 Newton kuvvet uygulanırken, bu kuvvete zıt yönde 15 Newton kuvvet uygulandığında cisim ters yönde hareket edecektir Bu özellikler kuvvetin bileşke kuvveti olarak bilinmektedir

Aynı Yönlü Kuvvetlerin Bileşkesi

Bir cisme aynı yön ve aynı doğru boyunca etkiyen iki ve daha fazla kuvvetin birleşmesi ile bu kuvvetlerin bileşke kuvveti ortaya çıkar Bileşkenin şiddeti, kuvvetlerin toplam şiddetine eşittir



Şekildeki M kütlesine etkiyen F1 ve F2 kuvvetlerinin toplamı bileşke kuvveti verir

FB = F1 + F2

Örneğin, M kütlesine 15 Newton ve 25 Newtonluk iki kuvvet aynı yönde etkilediğinde bileşke kuvvet;

FB = F1 + F2 ise FB = 15 + 25 = 40 Newton olur

Zıt Yönlü Kuvvetlerin Bileşkesi

Bir cisme aynı doğrultuda fakat ters yönlerde etkiyen iki kuvvetin bileşkesi, şiddeti büyük olan kuvvet yönündedir Bileşke şiddeti ise, kuvvetlerin şiddetinin farkına eşit olur Ters yönlü kuvvetler eşit şiddete olursa bileşke kuvvet sıfır olur



Yukarıdaki M cismine etkiyen iki farklı kuvvet zıt yönlü olduklarından, cismin hareket yönü şiddeti büyük olan kuvvet yönünde olacaktır

Örneğin; F1 25 Newton iken F2 30 Newton olduğunda bileşke kuvvet;

FB = F1 - F2 ise FB = 30 - 25 = 5 Newton olur Bu cismin hareket yönü F2 kuvveti yönündedir

Kesişen Kuvvetlerin Bileşkesi

İki veya daha fazla kesişen kuvvetin etkisinde olan bir cisim, kuvvetlerin arasında yer alan bir doğrultuda hareket eder Kesişen kuvvetlerin bileşkesi bulunurken, vektörlerin ucundan diğer vektöre paralel çizgiler çizilerek ortaya çıkan paralel kenarın başlangıç noktasından iki vektörün birleştikleri vektör birleşik vektördür



Aynı noktaya etkiyen kuvvetlerin bileşkesini bulmak için iki farklı yöntem vardır Bunlar uç uca ekleme ve paralel kenar metodudur



1) Uç Uca Ekleme Metodu

Uç uca ekleme metodunda kuvvetler, yön, doğrultu ve şiddetinde değişiklik yapılmadan ve sıralarına dikkat edilmeksizin uç uca eklenerek birleştirilirler Yani ilk kuvvetin başlangıç noktası ile son kuvvetin bitiş noktası birleştirilerek toplam kuvvet bulunur

Örneğin aşağıda verile iki kuvveti uç uca ekleme yöntemi ile birleştirecek olursak:



şekilde verilen kuvvetlerin bileşkesini bulmak için aşağıdaki gibi uç uca ekleme yapılarak bileşke kuvvet bulunur







2) Paralel Kenar Metodu

Kuvvetlerin başlangıç noktası bir noktadan referans kabul edilerek başlanır Ortaya çıkan şekil paralel kenara olacak şekilde birleştirilir Bu kuvvetlerin izdüşümleri alınarak başlangıç noktasından geçen köşegen uzunluğu bileşke kuvveti verir

Örneğin aşağıda verilen iki kuvvetin bileşkesini paralel kenar yöntemine göre bulacak olursa;



Bu iki kuvvetin başlangıç noktalarını birleştirerek bileşke kuvveti bulabiliriz



KUVVETİN HAREKETE ETKİLERİ

KONUM VE YER DEĞİŞTİRME

Bir cismin konumu, başlangıç olarak seçilen sabit bir noktaya göre alınır Bu başlangıç noktasından cismin şu anda bulunduğu yere çizilen vektöre ise konum vektörü denir

Cismin ilk bulunduğu noktadan bilinen başka bir noktaya ulaşmak için aldığı yola yer değiştirme denir Cismin son bulunduğu noktadan ilk bulunduğu nokta çıkarılarak yer değiştirme miktarı bulunur



Yukarıdaki şekilde de görüldüğü gibi yer değiştirme, kat edilen mesafeden farklıdır a noktasından hareket eden bir nesne b noktasına ulaşmak için doğrusal bir hareket yapmasa da yer değiştirmesi bir vektör oluşturacak biçimde doğrusaldır Burada yer değiştirmenin kat edilen mesafeden bağımsız olduğu görülmektedir Kat edilen mesafe 500 metre , yer değiştirme ise 200 metre olabilir



SÜRAT

Sürat =Alınan yol / Geçen zaman (Sürat = x/t) formülünden hareket edersek, bir nesnenin bir noktadan bir başka noktaya hareket etmesi sonucundaki yer değiştirmesinin, bu esnada geçen zamana bölümü sürati verir

Örnek: Yavuz 500 metreyi 250 saniyede gittiğine göre Ali'nin sürati nedir?

Çözüm: Eldeki verilerden yararlanarak sürati bulmak için, Yavuz'un aldığı yolun geçen süreye bölünmesi gerekir Yani

Sürat = 500 (m)/250 (s) ise Sürat = 2 m/s'dir Buradan çıkarılabilecek sonuç ise, Yavuz'un saniyede 2 metre yürüyerek 250 saniye yol gitmiştir

Yukarıdaki örnekte kısa mesafeler için kullanılan metre/saniye birimi kullanılmıştır Ama daha uzun mesafeler ve zaman için kilometre/saat birimi kullanılmaktadır

Süratle hız kavramları günlük hayatta birbiri yerine kullanılmasına rağmen fizikte birbirlerinden farklı kavramlardır Süratte gidiş yönü veya yer değiştirme noktaları belli değildir Hız ise bu bilgileri kapsayan bir kavramdır Sürat skaler bir büyüklük iken hız vektörel bir büyüklüğü ifade eder