Newtonun Hareket Kanunları

Konusu 'Hakkında Bilgi' forumundadır ve Seçkin tarafından 9 Eylül 2016 başlatılmıştır.

  1. Seçkin Well-Known Member


    Isaac Newton (d. 4 Ocak 1643 – ö. 31 Mart 1727), 1643 yılında İngiltere Woolsthorpe ‘da doğan ünlü İngiliz fizikçi, matematikçi, astronom, mucit, filozof ve ilahiyatçıdır.

    Newton bilim insanları tarafından tarihin en etkili insanlarından biri kabul edilmektedir. 1999'un sonlarında 100 ileri gelen fizikçiyle gerçekleştirilen milenyum oylamasında Newton, tüm zamanların en iyi fizikçileri arasında Albert Einstein'dan sonra 2. sırayı almıştır.

    Newton mekaniği yakın çevremizdeki hareketleri açıklayan bir bakış açısıdır, atom altı parçacıkları için kuantum mekaniği, galaktik hareketler için ise görelilik kuramları uygulanır. Newton mekaniği büyük yıldız ve gezegenlerin yörüngelerini hesaplarken bazı küçük sapmalara neden olmaktadır fakat dünyadaki küçük cisimler ve mühendislik hesaplamalarında bunlar tamamen göz ardı edilebilecek kadar küçüktür.

    Newton hareket yasaları

    Newton hareket yasaları olarak bilinen üç yasa şu şekildedir:

    - Hareketli bir cisim dışarıdan bir kuvvete maruz kalmazsa doğrusal hareketini sürdürür.
    - Kütlesi "m" olan bir cisme uygulanan "F" kuvveti ile "a" ivmesi arasında F=ma bağıntısı vardır.
    - Her etkiye karşı ona eşit bir tepki vardır.

    Newton'ın hareket yasaları, evrenin bir düzen içinde ve deterministik olduğu sonucuna varmış ve sonrasında felsefeyi oldukça etkilemiştir.

    Newton'un I. Hareket Kanunu (Eylemsizlik Prensibi)

    Herhangi bir cisim üzerine bir kuvvet etki etmiyorsa, yada etki eden kuvvetlerin bileskesi sifirsa, cisim durumunu degistirmez; yani duruyorsa durur, deviniyorsa yani hareket ediyorsa, devinimini bir dogru boyun devam ettirir.

    a) Duran bir cisme bir kuvvet etki etmedikçe cisim yine hareketsiz kalir. Bir cisme etki eden kuvvetlerin bileskesi sifir (R=0) ise, cisim o anki durumunu korur.
    Bir cisim için net kuvvet 0 ise a = 0 olur.

    b) Hareketli bir cisme bir kuvvet etki etmezse, cismin hizi ve yönü degismez. Cisim hareket ediyorsa düzgün dogrusal yani sabit hizli olarak hareketine devam eder.

    Disaridan uygulanan bir kuvvetin etkisinde olmayan bir cismin durgun halde kalir yani hareketsiz olur yada sabit bir hizla hareket eder. Hizin sabit olmasi dogal olarak ivmenin sifir olmasini gerektirir.

    Newton’un bu birinci yasasi gözlem çerçevelerini de tanimlar. Çünkü genel olarak bir cismin ivmesi, yani hizindaki degisim belli bir gözlem çerçevesine göre ölçülür. Birinci yasaya göre cismin çevresinde baska bir cisim yoksa, yani bir cisme belli bir kuvvet etki etmiyorsa, öyle gözlem çevreleri bulabiliriz ki, cismin bu çerçevelerde ivmesi olmasin. Cisimlerin üzerine etki eden kuvvetlerin olmamasi durumunda cimlerin durumlarini korumasi maddenin bir özelligi olarak alinir ve buna eylemsizlik denir. Newton’un birinci yasasina da çogu kez eylemsizlik yasasi denir ve bunun geçerli oldugu gözlem çerçevelerine eylemsizlik gözlem çerçeveleri denir. Bu çerçeveler duragan yildizlara göre duran yada düzgün degismez bir hizla giden gözlem çerçeveleridir.

    Newton’un birinci yasasinda görüldügü gibi, bir cismin durmasi veya degismez bir hizla gitmesi arasinda fark yoktur. Buna göre, bir eylemsiz çerçevede durdugu gözlenen bir cisim, baska bir çerçeveden bakilinca degismez bir hizla gider görünür. Her iki çerçeveye göre de cismin bir hizi yoktur. Her iki çerçeveye göre de hiz degismez. Buna göre her iki çerçevedeki gözleyici de cismin üzerine bir kuvvet etkidigi yada, etki eden kuvvetlerin bileskesinin sifir oldugu bulunur.

    Newton'un II. Hareket Kanunu

    Birinci yasadan biliyoruz ki, kuvvet olmadiginda cismin hizinda bir degisim, yani ivme söz konusu degildir. O halde kuvvet oldugunda, bir ivme yani bir hiz degisimi olmalidir. Kuvvet ile ivme arasindaki baglantiyi bulabilmek için, önce ayni bir cisme degisik siddet ve dogrultuda kuvvet uygulanip F ve a ölçülürse, sonrada farkli cisimlerle ayni ölçmeler yapilirsa su sonuçlar elde edilir:

    a) Bütün durumlarda ivmenin dogrultusu kuvvetin dogrultusu yönünle aynidir.Bu sonuç, cisim baslangiçta durgunda olsa, herhangi bir hizla belli dogrultuda gitse de dogrudur.
    b) Belli bir cisim için kuvvetin siddetinin, ivmenin orani degismez kalmaktadir.

    F/a=sabit

    F = m . a esitliginde görüldügü gibi kütle, uygulanan kuvvete karsi cismin kazanacagi ivmeye karsi koyan bir nicelik olarak ortaya çikmaktadir. Yani, ayni bir kuvvetle kütlesi küçük olan bir cisim daha büyük bir ivme, kütlesi büyük olan bir cisim ise daha küçük bir ivme kazanir. Sözgelimi duran yada hiç degismeyen bir hizla giden otomobilin (~ 1500 kg) hizinda, saniyede 5 m/s lik bir hiz degisimi saglayabilmek için 7500 N luk bir kuvvet gerekirken, ayni hiz degisimini bir kamyonda (~2000 kg) saglayabilmek için 2500 N luk bir kuvvet gerekir. Bu yönüyle kütle, devinime karsi koyan bir niceliktir; baska bir deyimle, ötelenme devinimindeki degisime karsi koyar.Bu açidan kütleye, öteleme eylemsizligi de denir.

    Newton’un ikinci yasasi olarak bilinen F = m . a esitligi vektörel bir esitliktir. Bir cisme ayni anda çesitli dogrultularda, çesitli büyüklüklerde bir çok kuvvet etki ettiginden, cisim bunlarin bileskesi yönünde bir ivme kazanir.

    Devinim tek boyutta ise bu durumda kuvvetler de tek dogrultuda olacagindan, kuvvetlerin büyüklüklerinin cebirsel toplaminin kütleye orani, ivmenin degerini verir. Devini iki boyutta ise bu durumda kuvvetler x,y bilesenleri bulunur., bunlarin cebirsel toplaminin kütleye bölümü o yöndeki ivme bilesenini büyüklügünü verir.

    - Ivme uygulanan kuvvetle dogru orantilidir ve kuvvet yönündedir.
    - Cismin momentumunda zamana göre degisiminin orani, cisme etkiyen kuvvetle dogru orantilidir.

    Newton'un III. Hareket Kanunu (Etki- Tepki Prensibi)

    Günlük yasantimizda bir cisme bir kuvvet uygulanmasi söz konusu oldugunda, onun herhangi bir yolla itilmesi yada çekilmesi aklimiza gelir.
    Sözgelimi asili bir miknatis çubugunu yaklastirdigimizda ayni adli kutuplar karsi karsiya geldiginde, asili miknatisin bizde uzaklasacak yönde gittigini; ters adli kutuplarin karsi karsiya gelmesi durumunda asili olan miknatisin bize dogru geldigini görürüz.
    Her iki durum için elimizdeki miknatisin, asili olan miknatisa bir kuvvet uyguladigini ve bunun sonucu olarak asili miknatisin devinime basladigi söyleriz. Bunun yaninda, elimizde tuttugumuz miknatisin da, diger miknatisa yaklastirilirken çekilip ittigini hissederiz.

    Dogadaki bütün gerçek kuvvetler çevreyle etkilesme sonucu çikarlar. Bir cisim diger bir cisme bir kuvvet etki ettirdiginde, diger cisim de bu cisme bir kuvvet etkiler. Buna ek olarak bu kuvvetlerin degerleri es kuvvetleri zittir. Bu durumda, yalitilmis tek bir kuvvetten söz edilemez. Iki cisim arasindaki etkilesime de bu kuvvetlerden birine "etki" digerine "tepki" kuvveti denir. Baska bir deyimle,kuvvetlerden birisi "etki" olarak alinirsa, digeri birinciye karsi "tepki" olarak alinir.
    - Herhangi bir etkiye karsi her zaman bir tepki vardir; yada iki cismin karsilikli etkisi daima esit fakat zit özelliklidir.
    - Iki cisim arasinda olusan etkilesmede F kuvveti, ikincinin birinciye etkidigi F kuvvetine esit fakat zit yönlüdür.
     



Sayfayı Paylaş