Newton’un Hareket Yasaları
Newton’un Hareket Yasaları
1.Net Kuvvet
Bir cisme etkiyen kuvvetlerin toplanıp tek bir kuvvet olarak gösterilen haline net kuvvet denir ve
F→netolarak gösterilir. Her yön için farklı hesaplanır ve
xyönündeki net kuvvetiF→x,y
yönündeki net kuvveti
F→yolarak gösterebiliriz.
Netkuvvet hesaplanırken dikkate alınması gereken dört kuvvet vardır:
Ağırlık: Bir cismin kütlesiyle
(m)bulunduğu ortamın yer çekimi ivmesining→
çarpımından bulunan, yönü ise yere doğru(−yyönü) olan kuvvettir ve
G→ile gösterilir.Formül:G→=m.g→
Tepki Kuvveti: Zeminin düz veya eğimli olması önemli olmaksızın üzerinde duran veya hareket eden cisimlere zemin tarafından uygulanan, yönü zemine dik olan kuvvettir ve
N→ile gösterilir.
Gerilme Kuvveti: Bir cisim ip, halat, tel gibi malzemelerle bir yere bağlandığında cismi kendilerine doğru çektikleri kuvvettir ve
T→ile gösterilir. Bu malzemelerin her yerindeki gerilme kuvveti aynıdır.
Sürtünme Kuvveti: Hareket eden veya ettirilmek istenen bir cisme zemin tarafından ters yönde uygulanan kuvvettir ve
F→sile gösterilir. Duran cisme+xyönünde bir kuvvet uygulanıyorsa ve cisim hala hareket etmiyorsa–x
Yönünde aynı büyüklükte kuvvet uygulanıyordur ve buna statik sürtünme kuvveti denir. Sürtünme kuvvetinde bir eşik vardır; siz o eşikten fazla kuvvet uygularsanız cisim harekete geçer, ancak o eşik değeri kadar sürtünme kuvveti yine ters yönde etki etmeye devam eder. Bu sefer de hareketli olan cisme etkiyen sürtünme kuvvetine kinetik sürtünme kuvveti denir. Sürtünme kuvvetini cisme zeminden uygulanan tepki kuvveti ve zeminin sürtünme katsayısını çarparak bulabiliriz. Bulduğumuz bu değer yukarıda bahsettiğimiz eşik değerdir. Bu değerden küçük bir kuvvet etki ediyorsa cisim durur, büyük bir kuvvet etki ediyorsa cisim hareket eder.
(N→)ve zeminin sürtünme katsayısını(k)
çarparak bulabiliriz. Bulduğumuz bu değer yukarıda bahsettiğim eşik değerdir. Bu değerden küçük bir kuvvet etki ediyorsa cisim durur, büyük bir kuvvet etki ediyorsa cisim hareket eder.
F→s=k.N→Not: Sürtünme kuvveti(F→s)
Hesaplandıktan sonra, eğer cisme uygulanan
kuvveti bu değerden küçükse, oluşan sürtünme kuvveti kuvvetine eşittir. kuvveti büyüdükçe, sürtünme kuvvetinin değeri de büyüyecek ve maksimum seviyeye ulaştığında statik sürtünme kuvveti kinetik sürtünme kuvvetine dönüşecek ve cisim harekete geçecektir.
2.Kanunlar
Net kuvvet ve diğer kuvvetlerden bahsettikten sonra Newton’un hareket kanunlarından kısaca bahsedecek olursak:
I. Kanun (Eylemsizlik Prensibi): Tavana iple asılı bir cismi havada sabit tutan şey dengelenmiş kuvvetlerdir, yani cismin ağırlığının ipin gerilme kuvvetine eşit olup birbirlerini sıfırlamalarıdır. Net kuvvetin sıfır olması bir cismin duruyorsa durmaya devam etmesini, hareket ediyorsa sabit hızla hareketine devam etmesini sağlar. Cisimlerin bu gibi durumlarda konumu koruma eğilimine eylemsizlik prensibi denir.
II. Kanun (Dinamiğin Temel Prensibi): Tavana iple asılı cismin ipini kesersek artık yukarı doğru çeken gerilme kuvveti olmayacak ve net kuvvet sadece cismin ağırlığı olacaktır. Net kuvvet sıfırdan farklı olduğunda cisim o yönde ivmeli bir hareket yapar ve bu ivme, cisme etki eden kuvvete ve cismin kütlesine göre değişir.
Formül:
F→net=m.a→
III. Kanun (Etki-Tepki Prensibi): Bir cisim yerde hareketsiz duruyorsa net kuvvet sıfırdır. Bu cismin yere doğru bir ağırlık kuvveti vardır, bu yüzden net kuvveti sıfırlamak için yerden bu cismin ağırlığına eşit ve ters yönde bir kuvvet uygulanır. Cismin yere uyguladığı kuvvete etki kuvveti, yerin cisme uyguladığı kuvvete ise tepki kuvveti denir.
Formül:
N→=−G→
3.Sürtünmesiz Düzlemde Serbest Cisim Diyagramı Net Kuvvetin Hesaplanması
3.a.Yatay Düzlem
Sürtünmesiz yatay düzlemde
m
kütleli bir cisme yatay F kuvveti uygulandığında serbest cisim diyagramı ve x-y koordinat sistemindeki gösterimi aşağıdaki gibi olur.
Cisme yatay yönde bir F kuvveti uygulandığından net kuvvet sıfırdan farklıdır ve cisim ivmeli hareket yapar. Cismin ivmesini
F→=m.a→formülü ile bulabiliriz. Düşeyde ise cismin ağırlığı kadar yerin tepki kuvveti vardır fakat zeminde sürtünme olmadığı için bir işimize yaramaz.
3.b.Düşey Düzlem
Sürtünmesiz düşey düzlemdemkütleli bir cisme düşeyleα
açısı yapan F kuvveti uygulandığında serbest cisim diyagramı ve x-y koordinat sistemindeki gösterimi aşağıdaki gibi olur.
F kuvvetinin bileşenlerini aşağıdaki eşitliklerlehesaplayabiliriz.
Yorum gönder