Kuvvet
Kuvvet, uygulandığında vücudun durumunu değiştiren veya değiştirme eğiliminde olan bir dış neden olarak tanımlanır; cisim hareket halinde ise durur, hareketsiz ise hareket eder. Ayrıca vücudun yönünde, şeklinde, boyutunda vb. bir değişikliğe neden olabilir. Örnek: Bir kapıyı kuvvet uygulayarak itmek veya çekmek.
Kuvvet vektörel bir niceliktir, yani hem büyüklüğü hem de yönü vardır. Newton’un 2. yasasına bakılacak olursa kuvvet, bir cismin kütle ve ivmesinin ürünü şeklinde tanımlanmaktadır.
Kuvvet Özellikleri
Kuvvetlerin çeşitli özellikleri vardır. Bunlardan bazıları aşağıdakileri içerir:
- İki nesne arasındaki etkileşimin bir ürünüdür.
- Hareket durumunu değiştirebilir. Örneğin, hareket halindeki bir nesne, üzerine kuvvet uygulandığında hızlanabilir veya yavaşlayabilir.
- Ayrıca hareketli bir nesnenin yönünü de değiştirebilir. Örneğin, Dünya’nın etrafında dönen bir uydu, gezegenden gelen çekici yerçekimi kuvveti nedeniyle düzenli olarak yön değiştirir.
- Nesnenin şeklini değiştirebilir. Örneğin, katı bir nesne, üzerine kuvvet uygulandığında küçülebilir.
- hem büyüklüğü hem de yönü bulunur yani vektör miktarıdır.
- Eklenebilir veya gruplandırılabilir, bu da net veya sonuçta ortaya çıkan bir kuvvetle sonuçlanır.
Kuvvetin Cisimler Üzerindeki Etkileri
1. Kuvvet hareket durumunu değiştirebilir
Kuvvet, hareket eden bir cismi durdurabilir ve ayrıca sabit bir cismi hareket ettirebilir. Cismin üzerindeki kuvvetin büyüklüğü ve yönü, hareket durumunu değiştirmek için önemlidir. Sürtünme, cismin hızı gibi hareket durumunu etkileyen birçok faktör vardır.
- Yelkenli tekne rüzgârların gücüyle hareket eder.
- Bir futbol topuna tekme atarken, futbolu hareket ettirmek için yeterince kuvvet uygularız. Uygulanan kuvvet, bacaklarımızdaki kas kuvvetinden kaynaklanmaktadır. Topun hareket ettiği mesafe, topun ağırlığına, vuruş açısına ve oyuncunun uyguladığı kas kuvvetine bağlıdır.
- Bir basketbol topunu yakaladığımızda, hareket eden topu durdurmak için kas kuvveti uygularız.
- Hareket halindeki bir aracı durdurmak için frenler kullanılır. Fren balataları ve tekerlek arasındaki sürtünme, nihayetinde aracı durdurur.
- Yere uyguladığımız kuvvet sayesinde ayağa kalkabiliyoruz ve buna karşılık ayağa kalkmamızı veya zıplamamızı sağlayan bir tepki kuvveti alıyoruz.
- Bir tüfekten atılan merminin insanlara zarar verebilecek gücü vardır. İtici gazın kimyasal enerjisi, büyük bir kuvvet oluşturmak için parçacığı hızlandırabilir.
- Bir mermi, duvarın mermiye uyguladığı reaktif kuvvetler nedeniyle güçlü bir beton duvar tarafından çarpılır.
- Rüzgârın yel değirmeninin kanatlarına uyguladığı kuvvet nedeniyle yel değirmeninin dönüşü mümkündür.
- Serbest bir nesne, yerçekimi kuvvetinin çekişi nedeniyle eğimli bir yüzeyden aşağı yuvarlanır.
- Bir roket, bir yanma reaksiyonunun sağladığı kuvvet nedeniyle yüksek hızla yukarı doğru hareket edebilir. Sıcak egzoz, itme adı verilen bir reaksiyon kuvveti üretebilir.
- Bir yüzücü, ilerlemek için ellerini ve bacaklarını kullanarak suyu iter. Bu, kas kuvvetinin etkisinin bir örneğidir.
2. Kuvvet, hareket eden nesnelerin yönünü değiştirebilir
Kuvvet, hareket eden bir cismin yönünü değiştirebilir.
- Futbolun yönünü değiştirmek için kas kuvveti kullanılabilir.
- Bir futbol maçı sırasında bir futbol topu, hareket yönünü değiştirir. Kuvvet, kas kuvveti tarafından sağlanır.
- Bir beyzbol topuna vurulduğunda, elimizdeki kas kuvveti sopa aracılığıyla topa uygulanır.
- Hareket halindeki bir arabanın yönü, arabanın tekerleklerine bağlı olan direksiyon simidine kuvvet uygulanarak değiştirilebilir.
- Bir tenis veya squash oyununda yön değişikliği anahtardır. Topun yönü, çarptığı açıya bağlıdır. Yönü tam olarak değiştirmek için çok fazla konsantrasyon ve pratik gerekir.
3. Kuvvet, hareket eden nesnelerin hızını artırabilir veya azaltabilir
Disk frenler, disk ve fren balatası arasındaki sürtünme üzerinde çalışır. Hareketin hızını değiştirebilirler.
- Newton’un hareket yasasına göre, düzgün hareket eden bir nesne durmamalıdır. Ama durum böyle değil. Tüm nesnelerin durduğunu görüyoruz. Bunun nedeni cisme etki eden sürtünme denilen dış kuvvettir. Kuvvet cismin hızını yavaşlatır ve sonunda onu durdurur.
- Bir araca uygulanan frenler aynı sürtünme prensibine göre çalışır. Fren balataları ile tekerlek arasındaki sürtünme, tekerleklerin hızını azaltır.
- Bir badminton oyununda raketle hızının uygulanan kuvvet tarafından kontrol edildiğini fark etmiş olabilirsiniz. Oyuncu, hızı yavaşlatmak için mekiğe hafifçe vurur. El hareketinin hızı cisme uygulanan kuvveti etkiler.
4. Kuvvet nesnelerin şeklini değiştirebilir
- Bir kuvvet olan cismin ağırlığı arabayı deforme edebilir.
- Bir teneke kutu, ellerimizin kas kuvveti uygulanarak kolayca ezilebilir.
- Sayfaların veya bir bez parçasının yırtılması
- Sürtünme kuvveti nedeniyle oluşan aşınma ve yıpranma.
- Bir kasırgada rüzgarın kuvveti nedeniyle ağaçlar kırılır.
Her bir kuvvet türünün cisim üzerindeki etkisinin örnekleri
Yer çekimi gücü
Yerçekimi kuvveti her zaman nesneleri çekmeye çalışır. Evrendeki herhangi bir nesne çifti arasında bulunur. Yerçekiminden kurtulmak imkânsızdır. Bu en zayıf kuvvettir ancak nesnelerin kütlesine bağlıdır. Örnekler:
- Dünyanın yerçekimi nedeniyle ağaçlardan meyvelerin düşmesi
- Dünyanın yerçekimi hepimizi sabit tutar, aksi takdirde şimdi hepimiz uçuyor olurduk.
- Dünyanın Güneş Etrafındaki Devrimi
- Ay’ın Dünya etrafında dönmesi
- Denizlerdeki yüksek gelgitler ve düşük gelgitler, ayın yerçekimi nedeniyle oluşur.
Sürtünme kuvveti
Sürtünme kuvveti, iki cisim temas halindeyken her yerdedir. Sürtünme olmadan hayatı hayal etmek zor. Sürtünme her zaman harekete karşıdır, bu nedenle harekete zıt yönde hareket eder. Sürtünme gerekli bir kötülüktür.
- Kuru sürtünme nedeniyle nesnelerde aşınma ve yıpranma.
- Sürtünme sayesinde yürüyebiliriz. Sürtünme gerekli bir kötülüktür.
- Bir çiviyi duvara veya tahtaya sabitleme
- Sürtünme olmadan hareket eden cisim durmazdı. Sürtünme olmayan araçlarda frenler çalışmaz.
Manyetik kuvvet
- TV, cep telefonları, RADAR ve uydu iletişiminde yayılma için bir elektromanyetik dalga kullanılır.
- Manyetik rezonans görüntüleme (MRI), insan anatomisini görüntülemek için kullanılan bir görüntüleme tekniğidir. Kontrast maddesi olarak manyetik parçacıklar kullanılır.
- Buzdolabı mıknatısları, manyetik kuvvet nedeniyle buzdolabına yapışır. Bu, bir manyetik kuvvetin en yaygın örneğidir.
- Manyetik kuvvetlere dayalı pusula çalışması. Dünya, manyetik kuzey ve güney kutbuna sahip büyük bir mıknatıs olarak kabul edilir. Pusula, zıt kutuplara çekilen ve dolayısıyla Dünya’nın yönünü veren küçük bir mıknatıstan oluşur.
Nükleer kuvvet
- Nükleer bombalar geniş çapta yıkıma neden olabilir.
- Maddelerin yaşının bulunmasında kullanılan radyoaktif maddeler.
- Nükleer enerji santrallerde elektrik üretmek için kullanılır.
- Marie Curie, tıbbi araştırmalar için radyoaktif kullanıyor .
Elektrostatik kuvvet
- Bir balon, şarj olduğu için sürtündükten sonra diğerine çekilir.
- Yıldırım, bulutlardaki yüklerin etkileşimi nedeniyle oluşur.
- Fotokopi makineleri ve yazıcılar, elektrostatik kuvvetler prensibi ile çalışır.
Kas kuvveti
- Ellerini veya bacaklarını kullanarak herhangi bir şeyi itmek.
- Herhangi bir şeyi eller veya bacaklarla çekmek.
- Bir teneke kutuyu ezmek.
Gerilim
- İp, dalın sağladığı gerilimden dolayı ağaca asılır
- Helikopterle kurtarma operasyonu, insanların tutunması için güçlü kablolar içerir.
- Halatların gerginliği kullanılarak kuyulardan su çekilir.
Normal kuvvet
Yerin sağladığı normal kuvvet sayesinde yerde durabiliyoruz. Normal bir kuvvet olmasaydı, Dünya’nın merkezine batardık.
Hava direnci
- Hava direncinin sağladığı kaldırma kuvveti sayesinde uçaklar havalanabilmektedir.
- Meteorlar, hava direncinin neden olduğu ısıtma etkisi nedeniyle dünya atmosferine girerken yanarlar.
Yay kuvveti
- Bu kuvvet, küçük oyuncak parçalarında enerji depolamak için kullanılır.
- Amortisörler yay kuvvetine göre çalışır
- Yay dengesi, nesnelerin ağırlığını eşleştirmek için yay kuvvetini kullanır.
