Newton'un 3.Yasası (Etki - Tepki Yasası)

İki cisim etkileşiyor ise, 1. cismin 2. cisim üzerine uyguladığı F12 kuvveti, 2. cismin 1. cisim üzerine uyguladığı F21 kuvvetine eşit ve zıt yönlüdür.

• Fmasanın elmaya=FEM (normal kuvvet)
• Fdünyanın elmaya=FED (ağırlık)

 FEM ve FED etki-tepki çifti değillerdir. Çünkü her ikisi de aynı cisim üzerine etki etmektedirler. Etki-tepki çiftleri farklı cisimler üzerine etkir.

Bir ayağımız zemini geriye doğru ittiğinde, zemin o ayağımızı ileri doğru iter (III. Yasa gereği). Bu nedenle ileri doğru yürüyebiliriz .

• FKZ: Zeminin kişiye uyguladığı kuvvet
• FZK: Kişinin zemine uyguladığı kuvvet

Bu iki kuvvet farklı cisimlere etki ettiğinden etki-tepki çiftidir.

Sizce duvara tekme attıktan sonra ayağımızdaki acının sebebi ne olabilir? Biz duvara vurduğumuz halde neden bizim ayağımız ağrıdı?

Yukarıdaki şeklin ilk kısmında, çocuk, duvara bağlı olan ipi çekiyor. Ve ip üzerinde bulunan dinamometre (kuvvetölçer) 500N luk bir kuvvet gösteriyor. İkinci kısımda ise ip bu sefer duvara değil bir file bağlı. Çocuk ipi çekerken fil de bu çekmeye direniyor. Bu durumda da ip üzerindeki dinamometre 500 N luk bir değer gösteriyor.

Peki bu iki durumu düşününce, aşağıdakilerden hangisi çocuğun uyguladığı kuvvet hakkında doğru bir bilgidir

1. İp duvara bağlı iken çocuk daha büyük kuvvet uygular.
2. İp file bağlıyken çocuk daha büyük bir kuvvet uygular.
3. İki durumda da çocuğun uyguladığı kuvvet aynıdır.

Yasanın deney videolarına ulaşmak için tıklayınız.

Ağırlık ve Çekim Kuvveti

Kütle ve ağırlık kavramları aynı şeyler değildir ve birbirlerine karıştırılmamalıdır. Kütlesi m olan bir cisme dünyanın uyguladığı kütlesel çekim kuvveti cismin ağırlığı olarak adlandırılır ve Fg ile gösterilir. Bu kuvvet, dünyanın merkezine doğru yönelmiştir ve kuvvetin büyüklüğü cismin ağırlığı olarak bilinir. 

Kütle: m

Ağırlık: m.g = Fg

Newton’un 2. yasasından ∑F=ma, yeryüzü üzerinde ivmenin değeri a=-g olduğundan ağırlık kuvveti ∑F=mg şeklinde yazılır. 

Ağırlık, g ye bağlı olduğundan coğrafik konuma göre değişir. Bunun yanında kütle (m) cismin değişmez bir özelliği olduğu için her yerde aynıdır

      Soru:

Bir astronot çekim ivmesinin 19,6 m/s2 olduğu bir gezegendedir.

1. Bu gezegende yürümek dünyada yürümekten daha mı kolaydır?
2. Bu gezegende, 12 m/s hızla yatay olarak ilerleyen bir topu tutmak daha mı kolaydır?

Newton'un İkinci Yasası (Dinamiğin Temel Prensibi)

Bir cismin ivmesi, ona etki eden bileşke kuvvetle (veya net kuvvet, ∑F) doğru orantılı, kütlesi ile ters orantılıdır. 

∑F=ma 

Burada ∑F, cisim üzerindeki toplam(net) kuvveti göstermektedir yani ∑F =F1+F2+F3+...+Fn 

SI birim sisteminde kuvvet birimi Newton’dur ve N harfi ile gösterilir.

1 kg kütleli bir cisim üzerine uygulandığında ona 1 m/s2 lik ivme kazandıran kuvvet bir Newton’dur. 

1 N=(1 kg) (1 m/s2 ) 

Newton'un 1.Hareket yasasından bir cismin üzerine etki eden net kuvvetin sıfır olması durumunda hareket durumunun ne olacağını keşfettik.Fakat,çevremizde birçok harekette cisimler üzerine etki eden kuvvet sıfır değildir. Böyle bir durumda cisimlerin nasıl bir hareket yapacağını hiç düşündünüz mü?

Herhangi bir cisim net bir kuvvetin etkisinde kalınca hızı değişir. Hız değişiminin ivme olarak adlandırıldığını daha önceki derslerimizden biliyoruz.Öyleyse "net bir kuvvetin etkisinde kalan cisim ivme kazanmıştır." diyebiliriz. Yani bir cisim üzerine etki eden net kuvvet ne kadar artarsa cisim o kadar ivme kazanır.

Şekildeki Kuvvet-İvme grafiğinden faydalanarak K,L,M cisimlerinin kütlelerini bulunuz.

  Yukarıdaki videodan Newton'un İkinci Yasasının Uygulamalı açıklamalarını izleyebilirsiniz. 

Newton’un Birinci Yasası

Newton’un birinci yasası duran veya hareket halindeki cisimlerin durumlarını koruma
eğilimlerini ifade etmektedir.

Duran cisimler durmaya hareket eden cisimler ise hareket etmeye devam etmek ister.

Newton’un 1. Yasası:

Bir cisme dış kuvvet (bileşke kuvvet) etki etmedikçe cisim durgun ise durgun kalacak,
hareketli ise sabit hızla doğrusal hareketine devam edecektir.
Daha basit bir ifade ile, bir cisme etki eden net kuvvet (bileşke kuvvet) yok ise cismin ivmesi
sıfırdır.

F=0 ise => a=0 dır.

(Cismin hızında bir değişme (ivme) yaratılmak isteniyor ise cismin üzerine bir kuvvet
uygulanmalıdır, yani a α F şeklinde kuvvet ile ivme niceliğinin orantılı olduğunu söyleyebiliriz.

Bu orantı sabitinin ne olduğunu (ki kütle) ilerde detaylı olarak göreceğiz).

Bir cismin hızında meydana gelecek değişime direnme (karşı koyma) eğilimi o cismin
eylemsizliği’dir (Yukarıdaki ivme ile kütle arasındaki orantı sabiti, cismin eylemsizliğinin bir
ölçüsüdür).

Yandaki animasyonu izleyiniz.

1.Sizce kamyonun otomobile çarpınca durmasının sebebi nedir?

2.Kamyon durduğu halde kamyonun taşıdığı merdiven neden durmamıştır?

3.Kamyon taksiden çok daha büyük olduğu halde neden taksiyi sürekli değilde az miktarda hareket ettirmiştir?

Yandaki animasyonu izleyerek aşağıdaki soruları cevaplayalım.

1.Animasyonda hangi hareketleri görüyorsunuz?

2. Bu hareketleri gerçekleştiren kuvvetler nelerdir?

3. Araba duvara çarptıktan sonra geriye doğru hareket ederken duvar hareketsiz kalmıştır. Sizce bunun sebebi ne olabilir?

      Yukarıdaki videodan Eylemsizlik Yasasının Uygulamalı açıklamalarını izleyebilirsiniz. 

Newton'un Hareket Kanunları

Tarihçe

• Antik Yunan’ da hareket hız ile ilişkilendirilmiş. 
• Galileo (1564- 1642) hareketle ilgili ilk deneyler. (Sürtünmesiz durum idealleştirmesi) 
• Newton (1642- 1727) Hareket teorisi (Galileo tarafından atılan temel üzerine kendi hareket yasalarını kurdu).

Principia (1687)

Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica

Newton tarihin en önemli bilim eserlerinden biri olan Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) kitabını Latince yayınladı. Kitapta ispatlar geometri ile yapılmış, evrensel kütle çekimi açıklanmış ve cisimlerin kütleleri ile doğru orantılı, mesafeleri ile ters orantılı birbirlerini çektiklerini açıklamıştır.

Kitap Newton tarafından üç ana bölüme ayrılmıştır.Birinci bölümde Galileo'nun deneylerinden övgü ile söz eder ve Kepler kanunlarını matematiksel olarak ispatlar.Bu bölümde kendi ismi ile anılan Newton hareket yasalarını açıkladı.İkinci bölümde akışkan içindeki hareketleri incelemiştir ve en iyi gemi tasarımı için öneriler koymuştur.Bu bölümde dalga hareketlerini matematiksel incelemesi ilgi çekmiştir.

Kitap Hakkında Ayrıntılı Bilgi için tıklayın...

Kuvvet Kavramı 

    Günlük yaşamda kuvveti, bir tür itme ya da çekme olarak algılarız.

     Kuvvet, bir cismin çevresi ve diğer cisimlerle etkileşmesinin bir ölçüsüdür.  Kuvvet, bir cismin, hızını, yönelimini ve/veya şeklini değiştirir. Kuvvet, vektörel bir niceliktir.

     Kuvvet (F) : N (Newton) (MKS’ de) 1 N= 1 kgm/s2


Etkileşim şekline göre kuvvetleri 2 grupta incelemek mümkündür,

Temas Kuvvetleri

     İki cisim arasındaki fiziksel temas(değme) sonucu ortaya çıkan kuvvetlerdir. Örneğin yay kuvveti, sürtünme kuvveti, bir topu hareket ettirmek için topa uygulanan itme kuvveti gibi.

Alan Kuvvetleri
   
     Cisimler arasında temas olmadan etkisini gösteren kuvvetlerdir. Örneğin yer çekimi kuvveti, elektrik ve manyetik kuvvet gibi.

FİZİK BİLİMİNE GİRİŞ

     Fizik nedir ve ne ile uğraşır?

     Fizik en temel bilimdir ve evrenin temel prensiplerinin açıklanması, modellenmesi ve bu modellerinin adlandırılması ile uğraşır.

     Astronomi, kimya, biyoloji ve jeoloji gibi bilim dallarına temel teşkil eder.
Fizik deneysel gozlemler ve nicel hesaplamalar uzerine kurulmustur.Fizigin ana hedefi dogadaki ve evrendeki olaylari aciklayabilmek icin
olabildigince az sayida temel kanun (ya da kuram ) bulmak ve bu temel kanunlari kullanarak deney sonuclarini aciklayacak teoriler gelistirmektir. Bunu yaparken de matematik dilini kullanir.

    Temel Fizik prensiplerinin basitliği ve önerdiği model, teori ve varsayımlar, etrafımızdaki dünya hakkındaki görüş ve anlayışımızın şekillenmesine ve gelişmesine yardımcı olur.

Klasik Mekanik (Newton Mekaniği) 
Hareket bilimidir. Gezegen, roket, futbol topu gibi cisimlerin hareketlerini mükemmel biçimde açıklar.

Termodinamik
Isı, iş, sıcaklık ve cok büyük sayıdaki parçacık sistemlerinin istatistiksel davranışlarını inceler.

Elektromanyetizma
Elektrik, manyetizma ve elektromanyetik alanlarla uğraşır. Işığın dalga modeli bu kısma girer. Örneğin bir fiber optikte ışığın yaıilmasi, girişim ve kırınım olayları EM teori ile açıklanır.

Kuantum Mekanigi
Alt mikroskobik seviyedeki (atom, molekul) maddenin davraışını ifade eden fizik dilidir, teoriler topluluğundan oluşmuştur.

Klasik Fizik
1900'den önce geliştirilmiş teorik ve deneysel fiziktir.Klasik Mekanik, Termodinamik ve Elektromanyetik teoriden oluşur.
188.yy'a kadar Klasik Mekanik hızla gelişti. 19.yy'ın son çeyreğinde, Termodinamik ve Elektromanyetik alanında çok daha önemli keşifler yapılabildi.
Bunun temel sebebi: Deneysel altyapının yeterli olmayışı ve aletlerin çok kaba ve yeterince işe yarayacak kalitede olmamasıydı.

Modern Fizik 
19.yy'ın sonuna doğru keşfedildi. Çünkü birçok fizik deneyinin sonucu ve fiziksel olay artık klasik fiziğin içerdiği yaklaşım ve mantıkla çözülemiyor ve açıklanamıyordu.

Fiziğin alt alanları,

• Mekanik
• Elektrik
• Optik
• Termodinamik
• Atom Fiziği
• Nükleer Fizik
• Katı Hal Fiziği
• Manyetizma