Newtonun Hareket Kanunları Örnekleri

'Ders notları' forumunda EyLüL tarafından 18 Ekim 2011 tarihinde açılan konu


  1. Newtonun Hareket Kanunları
    Newtonun Hareket Kanunları Hakkında
    Newton'ın hareket yasaları

    Newton'ın hareket yasaları, bir cisim üzerine etki eden kuvvetler ve cismin hareketi arasındaki ilişkileri ortaya koyan üç yasadır. İlk kez Sir Isaac Newton tarafından 5 Temmuz 1687 tarihinde yayımlanan Philosophiae Naturalis Principia Mathematica adlı çalışmada ortaya konmuştur.
    Bu yasalar klasik mekaniğin temelini oluşturmuş, bizzat Newton tarafından fiziksel nesnelerin hareketleri ile ilgili bir çok olayın açıklanmasında kullanılmıştır.
    Newton, çalışmasının üçüncü bölümünde, bu hareket yasalarını ve yine kendi bulduğu evrensel kütleçekim yasasını kullanarak Kepler'in gezegensel hareket yasalarının elde edilebileceğini göstermiştir.

    Newton'un Hareket Kanunları

    Newton 1687 yılında hareket ile ilgili 3 temel kanun belirledi. Bu kanunlar:

    1) Eylemsizlik kanunu
    2) Dinamiğin temel ilkesi (F=m.a)
    3) Etki-tepki kanunu dur.

    Newton bu kanunları belirlerken Galileo'nun fikirlerinden yararlandı. Bu yüzden Galileo'nun deneylerini kısaca inceleyeceğiz.

    1) Eylemsizlik Kanunu

    Newton'u eylemsizlik kanununa götüren şey Galileo'nun aşağıdaki deneyidir. Bu deneyde top sürtünmesiz ortamda hareket ettiğinden sürekli eski yüksekliğine çıkar. Düzlemlerin eğimi değiştiği halde bu kural değişmez. Eğer düzlem yataylaşırsa cisim yükselemeyeceğinden sonsuza kadar düzgün doğrusal hareket yapar.

    Bu deneydeki top yatay düzlemde sonsuza dek sabit hızlı hareket yapacaktır. Çünkü yatay düzlemde sürtünme olmadığından (çok kaygan yüzey) cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfırdır. Şayet cismi yatay düzlemde hareketsiz bıraksaydık, sonsuza dek durmaya devam ederdi.
    Galileo'nun deneyinden Newton'un çıkardığı sonuç (1. hareket kanunu) şudur:

    Bir cismin üzerine etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise cisim hareket durumunu korur. Yani duruyorsa durmaya devam eder, hareket halindeyse düzgün doğrusal hareket yaparak hareketini sürdürür. Ama asla yavaşlamaz veya hızlanmaz veya hareket yönünü değiştirmez.

    2) Dinamiğin Temel İlkesi (Kuvvet İvme İlişkisi)
    Newton'un 1. kanunu cisme etkiyen net kuvvetin sıfır olduğu durumları açıklıyordu. Net kuvvet sıfır ise cismin ivmeside sıfırdır. 2. kanunu ise net kuvvetin sıfırdan farklı olduğu durumları açıklar. Cisme uygulanan net kuvvet cismin ivmesiyle doğru orantılıdır.

    3) Etki Tepki Kanunu
    Evrendeki bütün kuvvetler kendi zıttı ile birlikte varolur. Örneğin Dünya Ay'ı çekiyorsa, Ay da Dünya'yı aynı kuvvetle çeker.
    Şekildeki cisim yatay düzlemde duruyorken cisme W (ağırlık) ve N (normal kuvvet) kuvvetleri etki eder. Ağırlık Dünya'nın cisme uyguladığı çekim kuvvetidir. Dünya cismi W kuvvetiyle çekiyorsa, cisimde Dünya'yı aynı büyükülükteki G kuvvetiyle çeker.
    Cisim ağırlığı sayesinde zemine F kuvveti uyguluyorsa, zeminde cisme eşit büyüklükte N kuvvetini uygular. Yani , cisim zemine F kadar etki etmiş zemin de cisme N kadar tepki göstermiştir.
    Şekildeki kuvvetlerin uygulama noktaları önemlidir. W cismin ağırlık merkezine, N cismin tabanına, F zemine, G ise Dünya'nın kütle merkezine uygulanmıştır.
    Kısaca Newton'un 3. hareket kanununu şöyle özetleyebiliriz:

    Eğer bir A cismi bir B cismine kuvvet uygularsa, B cismide A cismine kuvvet uygular. Bu kuvvetler eşit büyüklükte ama zıt yöndedir.