Sabit hızla giden bir cisme etki eden kuvvetler nelerdir

Question

Cisme etki eden net kuvvetin sıfır olduğunu biliyorum ama bu durumda hiç kuvvet yok mu demek oluyor? Mesela sürtünme kuvveti de bu denklemin neresinde? Hareket eden bir cisim için bu durumu zihnimde canlandırmakta zorlanıyorum.

Answer 1

Sabit Hızla Giden Bir Cisme Etki Eden Kuvvetler

Bir cisim sabit bir hızla hareket ediyorsa, bu durumu anlamak için Newton'un Birinci Hareket Yasası'nı (Eylemsizlik Yasası) hatırlamak gerekir. Bu yasa şunu söyler:

"Bir cisme dengelenmemiş bir dış kuvvet etki etmedikçe, cisim durumunu korur. Durgun ise durmaya, hareketli ise sabit hızla hareketine devam eder."

Buradan hareketle, sabit hızla giden bir cisim için çok önemli bir sonuç çıkar:

Cisme etki eden net (bileşke) kuvvet sıfırdır.

Yani cisim üzerine etki eden tüm kuvvetler birbirini dengeler. Bu, cisme hiç kuvvet etki etmiyor anlamına gelmez. Aksine, genellikle birbirine eşit ve zıt yönlü kuvvetler etki eder.

Hareket Yönüne Göre Kuvvet Dengesi

Sabit hızla hareket eden bir cisim için iki temel durum vardır:

• Sürtünmesiz Ortamda Sabit Hız: Bu ideal bir durumdur. Cisme hiçbir kuvvet etki etmez. Örneğin, uzay boşluğunda sabit hızla ilerleyen bir uzay aracı. Bu durumda net kuvvet sıfırdır çünkü etki eden tek bir kuvvet dahi yoktur.
• Sürtünmeli Ortamda Sabit Hız (Gerçek Hayattaki Durum): Bu, günlük hayatta en sık karşılaştığımız durumdur. Cisim hareket etmek için bir itme veya çekme kuvvetine ihtiyaç duyar, ancak bu kuvvet sürtünme kuvveti tarafından dengelenir.

Örnek: Düz Yolda Sabit Hızla Giden Araba

Düz bir yolda sabit 80 km/sa hızla giden bir araba düşünelim. Bu arabaya etki eden kuvvetler şunlardır:

• Motor Kuvveti (İtme Kuvveti - F_motor): Arabanın hareket etmesini sağlayan, motorun tekerleklere uyguladığı kuvvettir. İleri yöndedir.
• Hava Direnci ve Sürtünme Kuvveti (F_direnç): Arabanın hareketine karşı koyan, geri yöndeki toplam kuvvettir. Hava direnci ve yol-tekerlek sürtünmesinden kaynaklanır.
• Yer Çekimi Kuvveti (Ağırlık - G): Arabanın Dünya tarafından aşağıya doğru çekilmesidir.
• Normal Kuvvet (N): Yolun, arabanın ağırlığına eşit ve zıt yönde uyguladığı dik kuvvettir. Bu, arabanın yola batmasını engeller.

Bu kuvvetlerin dengeleri şöyledir:

• Yatay Denge: \( F_{motor} = F_{direnç} \)
• Düşey Denge: \( G = N \)

Motor kuvveti, sürtünme ve hava direncinin toplamına tam olarak eşit olduğu için yatay doğrultudaki net kuvvet sıfırdır. Bu nedenle arabanın hızı sabit kalır. Eğer sürücü gaza daha fazla basarsa \( F_{motor} > F_{direnç} \) olur ve araba hızlanır. Eğer ayağını gazdan çekerse \( F_{motor} < F_{direnç} \) olur ve araba yavaşlar.

Sonuç

Sabit hızla giden bir cisme etki eden kuvvetlerin toplamı (bileşkesi) sıfırdır. Bu, cisim üzerindeki tüm kuvvetlerin birbirini dengelediği anlamına gelir. Bu denge olmadan cismin hızı sabit kalamaz; ya artar ya da azalır.