chapter05_TR - Dr. Fehmi Bardak

Bölüm 5
Hareket Yasaları
Hareket Yasaları
Bir cismin hareketinin tanımlayan temel nicelikler, konum, hız ve ivmedir.
Burada hareketin neden oluştuğu üzerinde durulacaktır. Bunun yanında da
cismin hareketini etkileyen faktörlere de değinilecektir.
Cismin hareketinin kaynağı olan iki temel parametre vardır.
Bunlar:
Cisme etki eden kuvvet ve Cismin kütlesidir.
Bir cismin hareketini tanımlayan kanunlar Issac Newton tarafından kurulmuştur.
Introduction
Kuvvet
Kuvvetin günlük hayatımızdaki bazı yerleri
• Bir cismin bir yerden başka bir yere taşınması
• Bir cismi atmak yada vurmak
• Bir cismi döndürmek
• Newton’un tanımına göre kuvvet bir cismin hızında değişim meydana
getiren etkidir.
Section 5.1
Kuvvet türleri
Temas kuvvetleri
a) b) c)
Alan kuvvetleri
d) e) f)
Section 5.1
Temel Kuvvetle/ Temel Etkileşmeler
Kütlesel çekim kuvveti
 Cisimler arasında
Electromanyetik kuvvet
 Elektrik yükleri arasında
Nukleer kuvvet
 Atom altı parçacıklar arasında
Zayıf Kuvvetler
 Radyoaktif bozunmalarda ortaya çıkar
Note: Buradaki kuvvetlerin tümü Alan kuvvetleridir.
Section 5.1
Kuvvvetin büyüklüğü
Section 5.1
Kuvvetin vektör özelliği
Bir birine dik olarak etkiyen iki kuvvetin
bileşkesi, vektörel toplama yöntemi ile
belirlenir.
Section 5.1
Newton’un Birinci Yasası
Eğer bir cisim başka hiç bir cisim ile etkileşme içinde değil ise, cismin ivmesinin
sıfır olduğu bir referans sistemi tanımlamak mümkündür.
Bu yasa eylemsizlik yasası olarak bilinir. Tanımlanan referans sistemi de
eylemsiz referans sistemi olarak adlandırılır.
• Alternatif bir tanımlama ile
Eylemsiz bir referans sisteminde bakıldığında, bir cisim üzerine herhangi bir dış
kuvvet etki etmiyorsa, duruyorsa durmaya, hareket halinde ise sabit hızla
hareketine devam eder.
Section 5.2
Eylemsizlik ve Kütle
Eylemsizlik: Bir cismin hızında oluşturulmak istenen bir etkiye karşı
durumunu koruma eğilimidir.
Kütle: Bir cismin hızında oluşturulmak istenen değişime karşı direncinin
ölçüsüdür.
m1
m2

a2
a1
 Bu durumda bir cismin ivmesi cimin kütlesi ile ters orantılıdır.
Section 5.3
Kütlenin temel özellikleri
Kütle:
Cismin bir iç özelliğidir, şekil gibi görüntülerinden bağımsızdır.
Cismin çevresinden bağımsızdır.
Kütleyi ölçmede kullanılan metoddan bağımsızdır.
Skaler bir niceliktir.
SI Birimi kg dır.
Section 5.3
Newton’un İkinci Yasası
Eylemsiz bir referans sistemine göre, bir cismin ivmesi cisim üzerine etkiyen net
kuvvetle doğru orantılı, kütlesi ile ters orantılıdır.
F

a
  F  ma
m
F
Net Kuvvettir ve cisim üzerine etkiyen tüm kuvvetlerin vektörel toplamıdır.
Bu ifade bazen toplam kuvvet yada bileşke kuvvet olarak ta adlandırılır.
Section 5.4
Birim Kuvvet
SI birim sisteminde birimi newton (N) olarak tanımlanan bir birimlik kuvvet
miktarı.
 1 N = 1 kg·m / s2
Section 5.4
Yer çekimi kuvveti
Bir cisim ile dünya arasında ortaya çıkan kuvvettir. Fg
Bu kuvvet dünyanın ağırlık merkezine doğrudur ve Newton’un ikinci yasasına
göre
Fg  mg
ile verilir.
Bu kuvvetin büyüklüğü ağırlık olarak tanımlanır.
Ağırlık = Fg= mg
Section 5.5
Newton’un Üçüncü Yasası
Eğer iki cisim etkileşme halinde ise, birinci cismin ikinci ye etkisi
birinci üzerine olan etkisi F21 eşit büyüklükte ancak zıt yönlüdür.

F12  F21
Section 5.6
F12 ile ikincinin
Serbest Cisim Diyagramı
Bir cisme etki eden tüm kuvvetlerin
cisim üzerinde bir koordinat sisteminde
gözterilmesidir.
Section 5.6
Dengedeki Parçacık
Eğer bir cismin ivmesi sıfır ise cisim dengededir.
 Bunun matematiksel karşılığı cisme etkiyen net kuvvetin sıfır olmasıdır.
F  0
 F  0 and  F
x
y
0
Section 5.7
Denge, Örnek
Kütlesi ihmal edilebilecek bir iple asılmış
avizenin durumunda
Sistemdeki kuvvetler:
 Aşağı yönde yerçekimi kuvveti
 Yukarı yönde gerilme kuvvetidir
F
y
 0  T  Fg  0  T  Fg
Section 5.7
Net kuvvete maruz kalan bir cismin hareketi
Öncellikle bir cismin üzerine ektiyen nek kuvvet serbest cisim diyagramı
kullanılarak belirlenir
Newton’un ikinci yasası kullanılarak cismin hareketi tanımlanır.
Section 5.7
Newton’un ikinci yasasına örnek
Forces acting on the crate:
 İpteki gerilme kuvveti 𝑇
 Yerçekimi kuvveti 𝐹𝑔 ,
 Normal (Tepki) kuvveti 𝑛
F
x
 T  max
F
y
 n  Fg  0  n  Fg
Section 5.7
Normal kuvveti
Normal kuvveti her zaman için
yerçekimi kuvvetine yani cismin
ağırlığına eşit değildir.
F
y
 n  Fg  F  0
and n  mg  F
Section 5.7
Denge, Örnek 2
Section 5.7
Eğik düzlemler
Section 5.7
Makaralar
Section 5.7
Karma sistemler
Section 5.7
Sürtünme Kuvvetleri
Bir cisim bir yüzey de ya da ortam içerisinde hareket ederken hareketine karşı
ortanım oluşturduğu bir direnç oluşur. Bunun sebebi cisim ile ortam arasındaki
etkileşmelerdir. Bu etkileşmelerin şiddetine bağlı olarak direç miktarı da değişir.
Bu direnç kuvvetine sürtünme kuvveti denir.
Sürtünme kuvveti normal kuvveti ile doğru orantılıdır.
 ƒs  µs n and ƒk= µk n
 μ sürtünme katsayısı
 Kuvvetin büyüklüğü temas halindeki yüzeye bağlıdır.
 Statik sürtünme kuvveti kinetik sürtünme kuvvetinden daha büyüktür.
 Yönü cismin hareketine ters yöndedir.
Statik
ve
Kinetik
Sürtünme Kuvveti
Section 5.8
Bazı maddeler için statik ve kinetik sürtünme kuvvetleri
Section 5.8
Sürtünme kuvveti, Örnek
𝑓𝑠,𝑠 = 𝜇𝑠 𝑚𝑔 cos 𝜃
𝑓𝑠,𝑘 = 𝜇𝑘 𝑚𝑔 cos 𝜃
Section 5.8
Kinetik sürtünme örnek
Kinetik sürtünme kuvveti yüzeye
parelel ve hareket yönüne ters yönde
Section 5.8
Karma sistemlerde sürtünme kuvveti, örnek
Section 5.8