HAREKET VE KUVVET

1. HAREKET VE KUVVET

2. 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. 

3. 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

4. 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. 

5. 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.

6. 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

7. 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

8. 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         

9. KUVVET • Günlük yaşantımızda yapılan her işte kuvvet kullanırız. Öğrencinin kitaplarını taşıması, evin kapısının kapatılması, deredeki suyun akması, bir uçağın havalanması kuvvet gerektiren bazı olaylardır. Bu nedenle yaşantımızda kuvvet olmadan bir iş yapmamız mümkün değildir. Kainattaki bütün itme ve çekme olaylarının temelinde kuvvet vardır. Kuvvet, bir cisme temas ederek olabileceği gibi temas etmeden de meydana gelebilir. Dünya ve güneşin birbirlerini, mıknatısların diğer maddeleri çekmesi ve elektro manyetik çekim temas gerektirmeyen kuvvete örnek verilebilir. O halde kuvvet; fiziksel, kimyasal ve biyolojik sistemlerin temel özelliğini oluşturan en önemli kavramlardan bir tanesidir.  •         Duran bir cismi harekete geçiren, hareket halindeki bir cismi durduran, cismin yön ve doğrultusunu değiştiren veya cisimlerin biçimlerinde değişiklik yapan etkiye kuvvet denir

10. Kuvvetin Cisimlerin Hareketlerindeki Etkileri • 1) Kuvvet etki ettiği cisimlere hareket kazandırabilir.  • 2) Kuvvet cisimlerin hızlarını değiştirebilir. • 3) Kuvvet hareket eden cisimlerin yönünü değiştirebilir. • 4) Kuvvet cisimlerde şekil değişikliğine sebep olabilir.  • 5) Kuvvetlerin cisimler üzerinde döndürme etkileri bulunur. 

11. 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

12. 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.

13. 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. 

14. 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. 

15. 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

16. 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. 

17. KUVVETİN HAREKETE ETKİLERİ • KONUM VE YER DEĞİŞTİRME • SÜRAT

18. 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. 

19. 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.

20. ORTALAMA HIZ • Hızın bir vektör olduğu bilindiğinden, ortalama hız, bir nesnenin başlangıç noktasından bitiş noktasına kadar yer değiştirmesinin zamana bölümü ile bulunur. Cisimler yer değiştirirken belirli bir süre geçer. Bu nedenle birim zamanda yapılan yer değiştirmeye hız denir.  Formül olarak ifade edecek olursak; • Hız     = Yer değiştirme / Geçen süre

21. Sabit Hızlı Hareket • Bir doğru boyunca, eşit zaman aralıklarında eşit miktarda yer değiştiren cisim sabit hızlıdır. Böyle bir cismin hareketine sabit hızlı hareket veya düzgün doğrusal hareket denir. • Örnek;Bir cisim doğrusal bir yolun 2/3'ünü saatte 20 m/s'lik hızla 20 saniyede giderken yolun diğer kısmını da  20 saniyede gidiyor. Yolun ikinci kısmında cismin hızı nedir? Cismin hız zaman grafiğini çiziniz

22. İlk olarak cismin ilk 20 saniyedeki aldığı yolu bulmak gerekir. • x = V.t   ise 20.20 = 400 metredir. Yolun 2/3'si 400 metre olduğuna göre 1/3'ü 200 metredir. Cisim bu yolu da 20 m/s'de aldığına göre hızı; • V = x/t ise 200/20 = 10 m/s olur.