İvme ve dengelenmemiş kuvvet

Question

Bu konuyu anlamakta biraz zorlanıyorum. Dengelenmemiş kuvvetin her zaman bir ivmeye yol açtığını biliyorum ama bu ilişkiyi tam olarak kuramıyorum. Özellikle cisim duruyorken veya sabit hızla giderken kuvvetlerin dengeli olması ile ivmenin sıfır olması arasındaki bağlantıyı netleştirmek istiyorum.

Answer 1

İvme Nedir?

İvme, bir cismin hızındaki değişim oranıdır. Yani bir cisim hızlanıyorsa, yavaşlıyorsa veya hareket yönü değişiyorsa ivmeleniyor demektir. İvme, vektörel bir büyüklüktür ve birimi genellikle metre/saniye² (m/s²) olarak ifade edilir.

Matematiksel olarak ortalama ivme şu şekilde hesaplanır:

\( a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \)

Burada:

• a: İvme
• Δv: Hızdaki değişim (Son hız - İlk hız)
• Δt: Geçen süre

Dengelenmiş ve Dengelenmemiş Kuvvet

Bir cisme etki eden net kuvveti anlamak için dengelenmiş ve dengelenmemiş kuvvet kavramlarını bilmek gerekir.

Dengelenmiş Kuvvetler:

• Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır.
• Cismin hızında bir değişiklik olmaz. Bu, cismin ya durağan kalması ya da sabit hızla hareket etmeye devam etmesi anlamına gelir.
• Örnek: Masanın üzerinde duran bir kitap. Yer çekimi kuvveti ile masanın uyguladığı normal kuvvet birbirine eşit ve zıt yöndedir, bu nedenle net kuvvet sıfırdır ve kitap hareketsizdir.

Dengelenmemiş Kuvvetler:

• Cisme etki eden net kuvvet sıfırdan farklıdır.
• Cismin hızında bir değişiklik meydana gelir, yani cisim ivmelenir.
• Örnek: Sürtünmesiz bir yüzeyde itilen bir top. Topa uygulanan itme kuvveti, karşı yönde etki eden eşit büyüklükte bir kuvvet olmadığı için dengelenmemiş bir kuvvettir ve top hızlanır.

İvme ve Dengelenmemiş Kuvvet İlişkisi

Newton'un İkinci Hareket Yasası, ivme ile dengelenmemiş kuvvet arasındaki ilişkiyi açıklar. Bu yasa şunu söyler:

Bir cismin ivmesi, cisme etki eden net kuvvetle doğru orantılı, cismin kütlesiyle ters orantılıdır.

Bu ilişki şu formülle ifade edilir:

\( F_{net} = m \cdot a \)

Burada:

• F_net: Cisme etki eden net kuvvet (Newton, N)
• m: Cismin kütlesi (kilogram, kg)
• a: Cismin ivmesi (metre/saniye², m/s²)

Bu formülden şu sonuçları çıkarabiliriz:

• Net kuvvet sıfır ise (\( F_{net} = 0 \)), ivme de sıfırdır (\( a = 0 \)). Bu, dengelenmiş kuvvetlerin olduğu durumdur.
• Net kuvvet sıfırdan farklı ise (\( F_{net} \neq 0 \)), cisim ivmelenir (\( a \neq 0 \)). Bu, dengelenmemiş kuvvetlerin olduğu durumdur.
• Aynı net kuvvet uygulandığında, kütlesi büyük olan cisim daha az, kütlesi küçük olan cisim daha çok ivmelenir.

Özet

• İvme, hızdaki değişimdir.
• Dengelenmiş kuvvetler net kuvveti sıfır yapar ve ivme olmaz.
• Dengelenmemiş kuvvetler net kuvvet oluşturur ve bu da ivmeye neden olur.
• Bir cismin ivmesi, ona uygulanan net kuvvetle doğru, kütlesiyle ters orantılıdır (\( F_{net} = m \cdot a \)).