Bölüm 5 HAREKET KANUNLARI

Hareketin, nasılı ve nedeninin de dikkate alınarak incelendiği fizik dalına

DİNAMİK

denir.

Bu bölümde

NEWTON’ un hareket yasaları

incelenecektir. Sürtünmesiz ve sürtünmeli sistemlere hareket yasaları uygulanarak hareket denklemleri elde edilecektir.

1

Kuvvet Kavramı

Parçacık ile kuvvetin etkileşimlerina bağlı olarak kuvvet Temas ve Alan Kuvvetleri olarak ikiye ayrılır

Temas Kuvvetleri

kütle-yay sisteminde yay kuvveti, ipteki gerilme kuvveti, normal kuvvet, sürtünme kuvveti birer örnektir.

Alan Kuvvetleri

kütle çekim kuvveti, elektriksel kuvvet, manyetik kuvvet birer örnektir

Kütle Çekim Kuvveti

TEMEL KUVVETLER

Elektromanyetik Kuvvetler Çekirdek kuvvetleri (büyük şiddete)

Bir parçacığa bir dış kuvvetin etkisi ile ivmelenir .

Nükleer Kuvvetler (zayıf etkileşmeler)

Bir cismin hızı sabit veya cisim durgun halde ise o cisim dengededir .

Kuvvet vektörel bir niceliktir, cisme etki eden vektörel toplama net kuvveti veya bileşke kuvveti bulmak için işlemi yapılır. Bunun için en çok tercih edilen yöntem bileşenlerine ayırma yöntemidir.

 F net  (  F x ) iˆ  (  F x ) jˆ 2

Newton’ un Hareket Yasaları

Eylemsizlik Prensibi-I. YASA

bir cisme etki eden toplam kuvvet doğrusal hareket yapıyordur.

sıfırsa, cisim ya durgun haldedir. Ya da sabit hızla düzgün Bir cismin hızında meydana gelecek değişmeye karşı koyma eğilimine

EYLEMSİZLİK

denir.

KÜTLE

Bir cismin eylemsizliğinin bir ölçüsüdür ve kütleleri farklı olan iki cisme aynı kuvvet uygulandığında kütlesi büyük olan cisim daha az ivmelenir.

Kütle aynı zamanda cismin veya parçacığın

değişmeyen bir özelliğidir

ve

skaler

bir niceliktir.

Newton’un II. YASA

Bir cisme etki eden dış kuvvetlerin toplamı sıfırdan faklı ise cisim ivmeli hareket yapar. Uygulanan net kuvvettin büyüklüğü

kütlesi arttırılırsa

cismin

arttıkça

cismin kazanacağı kazanacağı

ivme de o kadar artar

ivme de o oranda azalır

.

. Buna karşın cismin Newton’un ikinci yasası kuvvet ile ivme arasındaki ilişkiyi tanımlar. Bu ifade kütlenin sabit olduğu sistemler için geçerlidir.

 F  m  a [F]=[M][L][T] -2 birimi:

SI-

1 kgm/s 2 =1Newton=1N

CGS-

1 gcm/s 2 =1dyne Burada F cisme etki eden dış kuvvetlerin toplamını göstermektedir 3

Etki-Tepki Prensibi- III. YASA

İki cisim birbirleri ile etkileşim halinde iken cisimlerden biri diğerine bir kuvvet etki ettiriyorsa, diğeri de ona aynı büyüklükte ancak ters yönde bir kuvvetle tepki gösterir.

 N  N N   mg N   mg sin  m  g m  g Cisim masa veya eğik düzlem gibi bir yüzeyle temas halinde ise yüzeye ağarlığından dolayı aşağıya doğru bir kuvvet uygular. Etki-Tepki prensibine göre bu durumda masa veya eğik düzlem de cisme yüzeye dik yüzeyden dışarıya doğru bir kuvvetle tepki gösteriri. Bu kuvvet kuvvet olarak adlandırılır ve her zaman yüzeye dik yüzeyden dışarı doğru bir kuvvettir.

NORMAL

Etki-Tepki prensibine göre masa için eğik düzlem için N ve mg arasındaki ilişki  mg dir.

4

SÜRTÜNME KUVVETLERİ

Bir cisim, pürüzlü bir yüzey üzerinde veya hava-su gibi viskoz bir ortamda hareket ediyorsa, çevresiyle olan etkileşmesinden dolayı bir dirençle karşılaşır. Bu direnç

sürtünme kuvveti

olarak adlandırılır.

 N Sürtünme kuvveti f ile gösterilir ve her zaman cismin hareketinin tersi yönünde bir kuvvettir.

f   F Sürtünme Kuvveti statik ve kinetik olmak üzere ikiye ayrılır.

m  g

Statik Sürtünme:

bir cisme hareket ettirmek için bir kuvvet uygulandığı halde cisim hala duruyorsa F

sürtünme kuvvetine STATİK SÜRTÜNME kuvveti denir ve f s ile

Kinetik Sürtünme:

kuvvetinin etkisi bu F>f s artık cisme hareket edecektir, hareket esnasında da sürtünme söz konusudur ancak daha küçüktür. Buna göre hareket halinde etki eden sürtünme kuvvetine kinetik sürtünme kuvveti denir ve f k ile gösterilir.

SÜRTÜNME KUVVETİ’nin BÜYÜKLÜĞÜ

sürtünme katsayısına karşılık gelir.

Normal Kuvvet ile orantılıdır ve orantı katsayısı yüzeyin f s = µ s N f k = µ k N 5

Newton’ un Hareket Yasalarını Kullanarak Problem Çözümümde İzlenecek Adımlar

1. Probleme uygun şekil çizilir ve en uygun koordinat sistemi seçilir. Dik koordinat sisteminde çalışılıyorsa eksenlerden biri hareket yönünde olacak şekilde seçilir.

y y x x 2. Cisme etki eden tüm dış kuvvetler gösterilir. (Sürtünme kuvveti, kuvveti veya ipteki gerilme kuvveti gibi …)  N y  F  N y

etki tepki prensibi

nden normal θ x f  m  g θ m  g x θ 3.

Bileşke kuvveti elde etmek için sırasıyla x yönündeki ve y yönündeki kuvvetlerin bileşenlerinin toplamı yazılır.

(II. Yasa)

  F x F y  ..........

....

 ..........

....

 ma x  ma y 4. Son olarak a x ve a y nin sıfır olup olmadığına

eylemsizlik prensibi

dikkate