Kuvvet ve Hareket

1. BÖLÜM: BİLEŞKE KUVVET

KONU VE KAVRAMLAR
• Kuvvetin Özellikleri (Yön, Doğrultu, Büyüklük)
• Bileşke Kuvvet (Net Kuvvet)
• Dengelenmiş ve Dengelenmemiş Kuvvetler

Bu bölümde, kuvvetin özelliklerini anlamaya yönelik çalışmalar yapacak ve bileşke kuvvetin grafiksel gösterimini inceleyeceğiz. Dengelenmiş ve dengelenmemiş kuvvet kavramlarını da ele alacağız.

KUVVETİN ÖZELLİKLERİ

Kuvvet, cisimleri hareket ettirme, durdurma, yön ve hızlarını değiştirme, şekillerini dönüştürme yeteneğine sahip bir etkidir. Kuvvet, genellikle “F” harfiyle temsil edilir. Birimi “Newton” (N) olarak adlandırılır ve kuvvetin yönünü, büyüklüğünü ve doğrultusunu ifade eder.

Kuvvetin etkilerini anlamak için temel kuvvet özelliklerini anlamak önemlidir. Her kuvvetin, yönü, doğrultusu ve büyüklüğü (şiddeti) vardır.

Kuvvetin Yönü ve Doğrultusu

Cisimlere uyguladığımız kuvvetlerin belirgin yönleri ve doğrultuları bulunmaktadır. Bu nedenle yön ve doğrultu terimleri birbirinden ayrı kavramlardır ve karıştırılmamalıdır. Örneğin, bir doğrultuda hem doğu hem de batı yönleri bulunur.

Kuvvetin Büyüklüğü (Şiddeti)
Kuvvetin büyüklüğü ölçülebilir bir niceliktir. Kuvvetin ölçümünde kullanılan araçlardan biri olan dinamometre, kuvvetin büyüklüğünü belirlememizi sağlar. Ünlü bilim insanı Isaac Newton’un (İshak Nivtın) soyadının baş harfi olan “N” harfi, kuvvet birimini temsil eder. Kuvvetin yönünü, büyüklüğünü ve doğrultusunu görsel olarak ifade etmek için oklar ve doğrular kullanılır. Okun yönü, kuvvetin yönünü belirtirken okun uzunluğu kuvvetin büyüklüğünü sembolize eder.

BİLEŞKE KUVVET

Bir cisim üzerine aynı anda birden fazla kuvvet etki edebilir. Örneğin, bir masayı hareket ettirmek isteyen iki kişi masaya kuvvet uygulayabilir. Ayrıca, masanın yerini değiştirmek isteyen bir kişi tek başına da masaya kuvvet uygulayarak masanın konumunu değiştirebilir. Bir cismin üzerine etki eden iki veya daha fazla kuvvetin, tek başına yapabileceği etkiyi gerçekleştiren bileşik etkiye “bileşke kuvvet” (net kuvvet) denir. Bileşke kuvvet, genellikle “R” veya “Fnet” sembolleriyle gösterilir ve birimi “Newton” (N) olarak ifade edilir. Aynı doğrultuda etki eden kuvvetlerin bileşkesi hesaplanırken, kuvvetlerin yönleri de dikkate alınır.

1- Aynı Doğrultulu ve Aynı Yönlü Kuvvetlerin Bileşke Kuvveti:
Bir cisme aynı yönde ve aynı doğrultuda etki eden kuvvetlerin bileşke kuvveti, kuvvetlerin toplamını ifade eder.
R = F1 + F2

2- Aynı Doğrultulu ve Zıt Yönlü Kuvvetlerin Bileşke Kuvveti:
Bir cisme aynı doğrultuda ancak zıt yönlü etki eden kuvvetlerin bileşke kuvveti, büyük kuvvetten küçük kuvvetin çıkarılmasıyla elde edilir.
R = F1 – F2

Bir cismin hareket etmesi için tek bir kuvvet yeterli midir? Bir cisim birden çok kuvvetin etkisi altında kalabilir mi? Cisim bu kuvvetlerin etkisi altında nasıl hareket eder?
Dengelenmiş Kuvvet

Halat çekme oyununu düşünelim. Eğer takımların birbirlerini yenemediğini düşünürsek, bileşke kuvvetin sıfır olduğunu söyleyebiliriz. Bu durumda halatın etkisiyle dengelenmiş kuvvetlerin etkisi görülür.
Bir cisim, eşit büyüklükte ve zıt yönlü kuvvetlerin etkisi altındaysa, bileşke kuvvet sıfır olur. Bu durumda cisim, dengelenmiş kuvvetlerin etkisi altında hareket eder.

Bir cisme etki eden bileşke kuvvet sıfırsa, yani R = F1 – F2 = 0 ise cisim dengelenmiş kuvvetlerin etkisi altındadır.

Cisim başlangıçta sabit hızla hareket ediyorsa, R = F1 – F2 = 0 ise cisim sabit hızla hareket etmeye devam eder.

Cisim hareket etmiyorsa veya sabit hızla hareket ediyorsa, cisim dengededir. Örneğin, ağaç dalında duran bir elma veya kitaplıkta duran bir kitap, dengelenmiş kuvvetlerin etkisi altındadır.

Dengelenmemiş Kuvvet

Bir futbolcu duran topa vurduğunda top hareket eder. Aynı şekilde futbolcu, kendisine gelen topu yakalayıp durdurabilir. Bu tür durumlarda top, dengelenmemiş kuvvetlerin etkisi altındadır.
İki kişi arasında yapılan bilek güreşi gibi durumlarda, zıt yönlü kuvvetler uygulanır. Bu kişilerden biri, diğerinden daha büyük bir kuvvet uygularsa, büyük kuvveti uygulayan kişi galip gelir. Bu durumda kişilerin bilekleri, dengelenmemiş kuvvetlerin etkisi altındadır. Bir cisim üzerine etki eden bileşke kuvvet sıfırdan farklıysa, cisim dengelenmemiş kuvvetlerin etkisi altındadır.”

 Bir cisme iki veya daha fazla kuvvet etki ediyorsa, bu kuvvetlerin bileşkesine, cismi dengeleyen eşit büyüklükte ve zıt yönde bir dengeleyici kuvvet uygulanmalıdır.

Dengelenmemiş kuvvetlerin etkisi altındaki cisimlerin denge durumunu sağlamak için, cismi dengeleyen eşit büyüklükte ve zıt yönde bir dengeleyici kuvvet uygulanmalıdır. Bu amaçla öncelikle cismi etkileyen net kuvvet hesaplanır. Ardından, bu net kuvvete eşit büyüklükte ve zıt yönde bir kuvvet uygulanır.

KONU VE KAVRAMLAR
• Yol, Zaman, Sürat ve Birimleri
• Sabit Süratli Hareketin Yol-Zaman Grafikleri
• Sabit Süratli Hareketin Sürat-Zaman Grafikleri

Bu bölümde yol, zaman, sürat ve birimleri öğreneceğiz.

SÜRAT

Bir cismin hareket halinde olup olmadığını anlayabilmek için sabit bir referans noktası belirlemek gereklidir. Her hareket eden cismin bir sürati vardır. Örneğin, ağaçtan düşen bir yaprağın, yuvarlanan bir bilyenin veya yolda ilerleyen bir bisikletin sürati mevcuttur.
Kaplumbağayı bir kediyle karşılaştırdığımızda hangisinin daha hızlı olduğunu genellikle tahmin edebiliriz. Ancak bilimsel bir yaklaşım için bu tahminler yetersizdir.

Sürat, birim zamanda alınan yoldur. Bir cismin süratini hesaplamak için o cismin kat ettiği mesafeyi ve bu mesafeyi kat etmek için geçen süreyi bilmemiz gereklidir. Sürat birimi, uzunluk biriminin zaman birimine bölünmesiyle elde edilir.”

Eğer bir aracın sürat göstergesi belirli bir zaman diliminde aynı değeri gösteriyorsa, bu zaman aralığında aracın süratinin değişmediği anlaşılır. Bu tür bir hareketi sergileyen araç için “sabit süratle hareket ediyor” ifadesi kullanılır. Sabit süratle hareket eden araç, eşit zaman aralıklarında eşit uzaklıklar kat eder.”