Newton’ın Hareket Yasaları

05.05.2020
51
Newton’ın Hareket Yasaları

Isaac Newton, 1687 yılında yayımladığı “Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri” olarak Türkçe’ye çevrilmiş kitabında kuvvet-hareket ilişkilerini üç yasayla açıklamıştır.

  • Newton’ın Birinci Yasası (Eylemsizlik Yasası): Birinci yasa, cisimlerin üzerine etki eden Fnet kuvvetin sıfır olduğu denge durumunu açıklar. Bu yasaya göre bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi ( Fnet ) sıfır ise cisim ya durur ya da sabit hızla hareket eder.

Kısaca Konu Başlıkları

Kuvvetler Etkisinde Hareket

Bir cismin hareketi o cisme uygulanan kuvvetlerin büyüklüğü ile doğrudan ilişkilidir. Bu yüzden bir ya da birden daha fazla kuvvetin etkisi altındaki cismin hareketi, kuvvetlerin toplanmasıyla elde edilen bileşke kuvvet üzerinden değerlendirilir. Bileşke kuvvet bulunurken vektörel bir büyüklükle işlem yapıldığı akıldan çıkarılmamalıdır.

Bileşke kuvvetin sıfır olması durumuna dengelenmiş kuvvetler denir. Başka bir deyişle kuvvetler birbirinin etkisini ortadan kaldırmıştır. Kuvvetler toplamının sıfırdan farklı bir değere sahip olması, yani net bir kuvvetin bulunması hâline de dengelenmemiş kuvvetler denir.

Kuvvet; duran cismi hareket ettirebilir, hareket eden cismin doğrultusunu ya da yönünü de değiştirebilir. Ancak üzerine kuvvet uygulanan her cisim harekete geçmeyebilir. Aynı doğrultu ve yönde uygulanan kuvvetler birbirinin etkisini arttırırken, zıt yönde uygulananlar birbirinin etkisini azaltır. Hatta iki kuvvet aynı doğrultu ve büyüklükte ancak zıt yönlü olduğunda bileşke kuvvet 0’a eşit olacaktır.

Newton’ın Hareket Yasaları 1
Aynı doğrultu ve yönde uygulanan kuvvetler birbirinin etkisini arttırır.
Aynı doğrultulu ancak ters yönde uygulanan kuvvetler birbirinin etkisini azaltır.
Aynı doğrultulu ancak ters yönde uygulanan kuvvetler birbirinin etkisini azaltır.
Aynı doğrultu ve büyüklükte ancak ters yönde uygulanan kuvvetler birbirinin etkisini yok eder.
Aynı doğrultu ve büyüklükte ancak ters yönde uygulanan kuvvetler birbirinin etkisini yok eder.

Genellenecek olursa bir cisme etkiyen kuvvetlerin vektörel toplamı sıfır ise cisim dengelenmiş kuvvetlerin etkisinde, sıfırdan farklı ise dengelenmemiş kuvvetler etkisinde kalır.

Eylemsizlik, bir cismin hareketteki değişime karşı koyma eğilimidir. Bu yüzden durgun bir aracı harekete geçirmek için de hareket eden bir cismi durdurmak için de kuvvet uygulamak gerekir.

Eylemsizlik cismin kütlesi ile doğru orantılıdır. İçinde bulunulan otomobil ileriye doğru hızlandığında oturulan koltuğa (geri) doğru; frenleme yapıldığında cama (ileri) doğru hamle yapılmasının nedeni eylemsizliktir.

Sıvı dolu bir bardak veya tencereyi dikkatsiz bir biçimde sarsarak taşıdığımızda çalkalanıp dökülmesi, sıvının eylemsizliği nedeniyledir. Oda içindeki durgun havayı hareket ettirerek yapay rüzgar oluşturmak için kullanılan vantilatör durduktan sonra, rüzgarın kısa bir süre daha devam etmesi hava moleküllerinin eylemsizliği nedeniyledir.

Demek ki eylemsizlik yalnızca katı hâldeki maddeler için değil maddenin tüm hâlleri için geçerlidir. Hareket konusu ile ilgili İbn-i Sina’nın yaptığı çalışmalar yaşadığı döneme göre oldukça ufuk açıcıdır. İbn-i Sina (MS 980-1037) El-Şifâ, El-Necât, El-İşârât ve El-Tenbîhât adlı kitaplarında mekanik ile ilgili kendinden sonra gelenlerin düşüncelerine yön verecek prensipler ortaya koymuştur.

Meyl-i kasri (zorunlu meyil) kavramı ile uygulanan kuvvetler sayesinde cisimlerin doğal konumundan uzaklaştırabileceğini ve meyl-i tabii (doğal meyil) kavramı ile de kuvvet ortadan kalktığında cismin doğal konumuna geri döneceğini ifade etmiştir.

Ayrıca ortam dirençsiz ise cismin hareketinin sürekli olacağını ifade ederek eylemsizlik kavramını tanımlamıştır. Dengelenmemiş kuvvetler etkisindeki cismin hareketi ivmelidir. Sürtünmesiz ortamda düşen cisimler, kalkış anındaki roket, yere çarpıp zıplayan top dengelenmemiş kuvvetler etkisindedir.

Kuvvet, İvme ve Kütle Arasındaki İlişki

  • Newton’ın ikinci yasası (Dinamiğin temel prensibi): İkinci yasa cisimlerin üzerine etki eden Fnet kuvvetinin sıfır olmadığı durumu açıklar. Bu yasaya göre bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır değilse cisim ivmeli hareket eder. Cismin ivmesi, cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi ile doğru, kütle ile ters orantılıdır. Bir cisme bir kuvvet uygulandığında ortaya ivme çıkar, aynı cisme farklı bir kuvvet uygulandığında ortaya farklı bir ivme çıkar, bu işlem tekrarlandığında her defasında uygulanan kuvvete göre ivme ortaya çıkar. Uygulanan kuvvetlerin ortaya çıkardığı ivmelere oranı sabittir.
Newton’ın Hareket Yasaları 2

Bu sabite kütle denir. Bu dinamiğin temel yasası olarak bilinir. Dinamiğin temel yasasının bir uygulama alanı da kütlesi bilinen cisimlerin ağırlıklarının hesaplanmasıdır.

Bir cisme etkiyen farklı kuvvetlerin neden olduğu ivmeler
Bir cisme etkiyen farklı kuvvetlerin neden olduğu ivmeler
  • Yer Çekimi İvmesi (g): Bir gezegenin çekim alanı içinde herhangi bir noktada bulunan cismin birim kareye uyguladığı çekim kuvvetine yer çekimi ivmesi denir. Vektörel bir büyüklük olup g ile gösterilir. Yer çekimi ivmesinin birimi N/kg ve Dünya üzerindeki değeri yaklaşık olarak 10 m/s2 veya 10 N/kg’dır. Ağırlık ise cismin kütlesi (m) ile yer çekimi ivmesinin (g) çarpımı ile bulunur.
Cismin kütlesini bulma
  • Newton’ın Üçüncü Yasası (Etki-Tepki Yasası): Üçüncü yasa, birbiri ile etkileşim hâlinde bulunan cisimlerin durumunu açıklar. Bu yasaya göre iki cisim etkileşiyorsa birbirine etkiyen kuvvetlerin büyüklükleri eşit ve zıt yönlüdür. Etki ve tepki kuvvetleri aynı cisim üzerinde değildir. Bu yüzden etki tepki kuvvetlerinin bileşkesi alınamaz.

Etki ve Tepki Kuvvetleri

İki cisim birbiriyle etkileştiğinde birbirlerine kuvvet uygular. Çekiç, çiviyi tahtaya çakacak şekilde etki kuvveti uygularken çivi de çekici geri zıplatacak şekilde tepki kuvveti uygular. Topa tekme attığınızda, duvara yaslandığınızda, bir ipi çektiğinizde, market arabasını ittiğinizde hissettiğiniz kuvvetler tepki kuvvetleridir. Etki kuvvetleri ise temas hâlindeki diğer cisme uygulanır.

Çekiç ile çivi arasındaki kuvvetler
Çekiç ile çivi arasındaki kuvvetler

Fizik Bilimi Ders Notları

YAZAR BİLGİSİ
Recep Bayoğlu
Hayatını internete adamış biri olarak, hedefim bilgiyi ulaşılabilir hale getirmektir. Bu amaca istinaden her türlü bilgi paylaşımını KonuAnlatimi.Net üzerinde yapıyorum. Umarım içeriklerim tüm ziyaretçilerim için faydalı olur.
Abone ol
Bildir
guest
0 Yorum
Satır İçi Geri Bildirimler
Tüm yorumları görüntüle
0
Düşünceleriniz önemli, lütfen yorum yapın.x
()
x