TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ - Deneme Sınavı - 10

Cisimler her zaman sabit büyüklükteki kuvvetlerin etkisi altında hareket etmezler. Bazen cisimler üzerine etki eden kuvvetin büyüklüğü değişebilir. Bu tür bir fiziksel sistem Şekil 4.14’te gösterilmiştir. Burada sürtünmesiz yatay bir zemin üzerinde kayabilen bir blok, bir ucu duvara sabitlenmiş sarmal bir yaya bağlanmıştır. Yay ilk durumda ne gerilmiş ne de sıkıştırılmıştır. Yay ve bloktan oluşan sistemin bu konumuna denge konumu denir. Doğru cevap B'dir.

Hook yasasına göre yayın uyguladığı kuvvet, yayın sıkışma veya gerilme miktarı ile orantılıdır. Buna göre doğru cevap B'dir.

A şıkkındaki geri çağırma kuvveti, diğer kuvvetlerden farklı olarak yapay bir kuvvettir, buna göre doğru cevap A'dır.

SI birim sisteminde yay sabitinin birimi newton (N)/metre (m)’dir. doğru cevap E'dir.

Dairenin merkezine yönelen kuvvetlere merkezcil kuvvet denir. Merkezcil kuvvet, daha önce bahsedilen kuvvetlerden farklı değildir. Burada kullanılan merkezcil ivme ve merkezcil
kuvvet terimleri, dairesel hareket sırasında bu vektörel niceliklerin daire merkezine yönelmiş olduğunu belirtir. Doğru cevap D'dir.

Kuvvet, gözle görülmeyen fakat etkileri gözlenen veya hissedilen herhangi bir itmeye veya çekmeye verilen genel isimdir. Bir cisim üzerine etki eden kuvvet onun nasıl hareket edeceğini belirler. Üzerine herhangi bir kuvvet etki etmeden duran bir cisim kendi kendine harekete geçemez. Öte yandan eğer cisim hareket hâlinde ise bu kez de kendi kendine duramaz.

Bir cisme üzerinde bulunduğu yüzey tarafından uygulanan kuvvete normal kuvvet denir. Normal, yüzeye dik anlamına gelir.

Sürtünme kuvveti, sürtünme katsayısı ile normal kuvvetin çarpımına eşittir. Sürtünme kuvvetinin davranışı her ne kadar hareketi engelleyici tarzda olsa da bu kuvvet yürüme, koşma ve durma gibi günlük aktivitelerimizi yerine getirebilmemiz için gereklidir.

Cisimlerin kütlesi ile Newton’un birinci yasasında bahsedilen eylemsizlik prensibi arasında çok yakın bir ilişki vardır. Kendisine etki eden kuvvet ne olursa olsun her cismin kendisine has bir kütlesi vardır. Kütle büyüdükçe cisimlerin eylemsizliği de aynı oranda artar.

Kütle büyüdükçe cisimleri ivmelendirmek zorlaşmaktadır. Birçok deney, üzerine aynı büyüklükte kuvvet etki eden cisimlerin kazanacakları ivmenin kütleleriyle ters orantılı olduğunu göstermiştir.

Fiziğin statik adı verilen bölümü, katı cisimlerin hareketsizlik koşullarını inceler. Üzerine birçok kuvvet etki etmesine rağmen bir cisim hareketsiz kalıyorsa bu denge durumu statik denge olarak adlandırılır. Statik dengedeki katı bir cisim hareketsizdir, yani ne yer değiştirir ne de döner.

Soruda belirtilen İngiliz anahtarına uygulanan kuvvetin bu döndürme etkisine moment (tork) adı verilir.

Genel olarak katı cisimlerin Newton yasalarına göre hareketini inceleyebilmek veya birden fazla cisimden oluşan bir sistemin denge koşullarını tartışabilmek için öncelikle ele alınan cisimler üzerine etki eden kuvvetlerden ağırlık kuvvetlerinin yerinin belirlenmesi gerekir.

1642-1727 yılları arasında yaşamış olan Sir Isaac Newton, üzerine etkiyen kuvvet bilindiğinde cisimlerin nasıl hareket edeceğini 1687 yılında yayımladığı Doğa Bilimlerinin Matematik Prensipleri (Philosophia Naturalis Prencipia Mathematica) ya da kısa adıyla Principia başlıklı makalesinde üç ana ilkede toplamıştır. Klasik mekaniğin temeli olan bu ilkeler, Newton’un hareket yasaları olarak adlandırılır. Bu yüzden klasik mekaniğe Newton mekaniği de denir.

Ağırlık, Dünya’nın cisimlere uyguladığı kütle çekim kuvvetidir. Eğer Mars gibi farklı bir gezegende iseniz ağırlığınız o gezegenin size uyguladığı kütle çekim kuvvetidir. Kütlesi m olan bir cisim serbest düşmeye bırakılırsa üzerine kütle çekimi(yer çekimi) kuvveti etki eder.

Kurşun kalem silgisi, ekmek hamuru, plastik top gibi cisimler esnektir ve üzerlerine bir kuvvet uygulandığında şekil değiştirir. Bu tür cisimler dinamiğin tartışma konusu dışındadır.

Bir cismin hareketini tanımlayan yasalar 1687 yılında Newton tarafından ifade edilmiştir. Bu yasalar Kopernik, Kepler, Galileo gibi birçok bilim adamının bu tarihten çok daha önceki yıllarda yaptığı çok sayıdaki deney ve gözlemlerin bir sentezidir.

Duran bir cismi harekete geçiren, hareket eden bir cismi durduran veya yavaşlatan, hareketin yönünü değiştiren, cisimler üzerinde şekil değişikliği yapabilen etkiye kuvvet denir.

Normal kuvvetin aksine, bir yüzey tarafından cisme uygulanan sürtünme kuvveti cismin üzerinde bulunduğu yüzeye paraleldir. Birbirine temas eden iki yüzey arasındaki etkileşimden kaynaklanır. f ile gösterilen bu kuvvet, temas eden yüzeylerin ara kesiti doğrultusunda ve daima hareket yönüne ters yöndedir.

Bir cisme üzerinde bulunduğu yüzey tarafından uygulanan kuvvete normal kuvvet denir ve N sembolü ile gösterilir. Normal, yüzeye dik anlamına gelir.