Kuvvet ve hareket
advertisement
A.Ç A.Ç A.Ç KUVVETİN ETKİLERİ KUVVET NEDİR ? Hareket eden bir cismi durduran,duran bir cismi hareket ettiren,cisimlerin şekil , yön ve doğrultularını değiştiren etkiye KUVVET denir. A.Ç KUVVETİN CİSİMLER ÜZERİNDE ŞU ETKİLERİ VARDIR: * Kuvvetin,cisimlerin hareket durumlarını değiştirme etkisi vardır. * Kuvvetin,cisimlerin şekil,biçim,yön ve doğrultularını değiştirme etkisi vardır. * Kuvvetin,cisimler üzerinde döndürme etkisi vardır. A.Ç KUVVETİN ETKİLERİ NOT I: Kuvvetin sağlandığı kaynaklar değişiktir; Örneğin kas kuvveti,yakıt kuvveti, su buharı kuvveti, suyun ve havanın kaldırma kuvveti NOT II: Kuvvet ile Ağırlık aynı kavramlardır. A.Ç KUVVETİN GÖSTERİLMESİ Fizikte temel anlamda iki büyüklük vardır : 1. SKALER BÜYÜKLÜK 2. VEKTÖREL BÜYÜKLÜK A.Ç 1. SKALER BÜYÜKLÜK Sadece değeri ile belirtilen büyüklüktür. Örnek; Kitabın boyu 160 cm dir.Karpuz 5 kg dır. 37 0C, 2g / cm3 vb. Skaler büyüklükler normal matematik kurallarına göre hesaplanır. Sıcaklık,kütle,zaman,uzunluk,öz kütle,enerji skaler büyüklüklerdir. A.Ç 2. VEKTÖREL BÜYÜKLÜK Yönü,doğrultusu ve değeri ile belirtilen büyüklüklere VEKTÖREL BÜYÜKLÜK denir. Kuvvet,Hız,İvme gibi büyüklükler , yönlü büyüklüklerdir. Kuvvet,vektörel büyüklük olduğundan vektörle gösterilir. A.Ç VEKTÖR : Yönlendirilmiş,sınırlandırılmış, ölçülebilen doğru parçasıdır. Vektör ( ) ile gösterilir.Ucundaki ok işareti kuvvetin yönünü belirtir. A.Ç 2. VEKTÖREL BÜYÜKLÜK Örnek: F = 5 N ‘luk kuvveti vektörle gösterelim; 1N = 1 cm Uygulama noktası F C A Yön Doğrultusu B Uzunluğu 1 cm uzunluk,1 N’u gösterecek şekilde çizilmiştir. F vektörü yada AB vektörü diye okunur. A.Ç KUVVETİN ELEMANLARI Kuvvetin başlıca dört elemanı vardır ; 1. KUVVETİN YÖNÜ : Örnek şekilde AB vektörünün ya da F vektörünün yönü A dan B ‘ ye doğrudur. 2. KUVVETİN DOĞRULTUSU : Şekildeki AB vektörünün doğrultusu yere paralel ve C çizgisi üzerindedir. A.Ç 3. KUVVETİN TATBİK VEYA UYGULAMA NOKTASI : AB vektörünün başlangıç noktası A dır. Bitiş noktası ise B noktasıdır. A.Ç 4. KUVVETİN ŞİDDETİ ( Değeri ) : Şekilde 1 cm ‘lik uzunluk 1N olarak gösterilirse F vektörünün şiddeti ( değeri ) 5N olur. A.Ç Örnek 1.Ayşe masayı 5N’luk kuvvet ile doğu batı doğrultusunda doğu yönüne çekti (Yönü) 2. Ayşe masayı 5N ‘luk kuvvet ile doğu batı doğrultusunda doğu yönünde C noktasında çekti ( doğrultusu ) 3. Ayşe masayı 5N ‘luk kuvvet ile doğu-batı doğrultusunda çekti ( uygulama nokt.) 4. Ayşe masayı 5N ‘luk kuvvetle çekti ( şiddeti ) A.Ç KUVVETİN ÖLÇÜLMESİ Kuvveti veya ağırlığı ölçmek için DİNAMOMETRE ler veya Yaylı el kantarları kullanılır.Dinamometreler, kuvvet ölçen araçlardır ve cisimlerin esneklik özelliğinden faydalanılarak yapılmışlardır. A.Ç KUVVET BİRİMLERİ 1. Kilogram - kuvvet ( kgf ) : 1 kg kütleye Paris’te etki eden yerçekimi kuvvetine 1 kgf denir. 1 kgf = 9.8 N 2. Newton ( N ) : 1 kgf ‘ in 9,8 de birine 1 N denir. 9,8 N = 1 kgf eder. A.Ç KUVVET BİRİMLERİ 3. Gram-kuvvet ( gf ) : 1 kgf ‘in 0.001 ‘e 1 gf denir. 1gf = 0.001 kgf 1kgf = 1000gf 4. Dyne ( dyn ) : 1 gf ‘in 980 de birine 1 dyn denir. 1gf = 980 dyn 1N = 100000 dyn A.Ç Örnek: : 3 kgf kaç Newton eder? 1 kgf 9.8 N ederse 3 kgf X N eder. X = 3 . 9.8 X = 29.4 N eder. A.Ç BİLEŞEN KUVVET Aynı noktaya uygulanan iki ya da daha çok kuvvetler. F1 F2 F1 F2 A.Ç KUVVETLERİN BİLEŞKESİ ( Bileşke Kuvvet ) Bir cisme aynı anda uygulanan iki veya daha çok kuvvetin yerini tutan tek kuvvete, BİLEŞKE KUVVET denir. R ile gösterilir. A.Ç BİLEŞKE KUVVET F2 F1 Bileşke kuvvet R ( bileşke kuvvet ) R = F1 + F2 R = 2 birim + 3 birim R = 5 birim olur. A.Ç BİR NOKTAYA ETKİ EDEN AYNI DOĞRULTULU VE AYNI YÖNLÜ KUVVETLERİN BİLEŞKESİ Aynı doğrultuda ve aynı yönde iki kuvvetin bileşkesi bu kuvvetlerin doğrultusu ve yönündedir.Değeri kuvvetlerin şiddetlerinin toplamına eşittir. F1 O F1 F2 F2 R R = F1 + F2 A.Ç Örnek : Doğrultuları ve yönleri aynı 2 N ve 3 N ‘luk iki kuvvetin bileşke şiddeti ne kadardır? F1 = 2 N F2 = 3 N R= ? R = F1 + F2 R =2 N + 3 N R= 5N olur. A.Ç DOĞRULTULARI AYNI YÖNLERİ ZIT İKİ KUVVETİN BİLEŞKESİ Doğrultuları aynı,yönleri zıt iki kuvvetin bileşkesini hesaplamak için şiddeti büyük olan kuvvetten şiddeti küçük olan kuvvet çıkarılır. Bileşke kuvvetin uygulama noktası O noktasıdır.Doğrultusu F1 ve F2 doğrultusundadır. Yönü F2 yönündedir. A.Ç DOĞRULTULARI AYNI YÖNLERİ ZIT İKİ KUVVETİN BİLEŞKESİ F1 F2 F1 F2 O R R = F2 - F1 A.Ç Örnek : Doğrultuları aynı,yönleri zıt 2 N ve 3 N ‘luk iki kuvvetin bileşke şiddeti ne kadardır? F1 = 2 N R = F2 - F1 F2 = 3 N R=3 -2 R= ? R = 1 N olur. A.Ç KESİŞEN KUVVETLER *İki ya da daha çok kuvvetin etkisinde olan cisimler,daima bileşke kuvvetin yönünde ve doğrultusunda hareket ederler. Bir noktaya uygulanan doğrultuları farklı iki kuvvete Kesişen Kuvvet denir. A.Ç Kesişen kuvvetlerin bileşkesinin bulunmasında iki metot kullanılır: A.Ç 1. UÇ UCA EKLEME METODU Kuvvetler,doğrultu,yön ve şiddeti değiştirilmeden yani paralel kalacak şekilde,sıra gözetmeksizin uç uca eklenir. İlk kuvvetin başlangıç noktasını,son kuvvetin bitiş noktasına birleştiren kuvvet Bileşke kuvvettir.Burada sıranın önemi olmayıp istenilen kuvvetten başlanıp,istenilenden devam edilebilir. A.Ç Örnek : Şekilde verilen iki kuvvetin bileşkesini bulunuz. F1 Çözüm : F2 F2 1. İşlem: F1 kuvvetinin doğrultu,yön ve şiddeti değiştirilmeden herhangi bir noktaya taşınır. F1 2. İşlem : F2 kuvveti yine doğrultu,yön ve şiddeti değiştirilmeden F1 in ucuna ilave taşınır. F2 3. Son işlem :İlk vektörün başlangıcını ( A ),son vektörün bitimine ( B ), birleştiren R vektörü bileşkeyi verir. B F1 R R = F 1 + F2 A F2 A.Ç Örnek: Şekilde verilen üç kuvvetin bileşkesini bulunuz. F1 F2 F3 Çözüm : 1. İşlem F2 F3 2. İşlem F3 F1 F2 3. İşlem F3 F1 R F2 4.İşlem R =F1 + F2 + F3 F3 A.Ç 2. PARALEL KENAR METODU I. İki Kuvvetin Bileşkesi : Bir noktada kesişen,doğrultuları farklı iki kuvvetin bileşkesi paralel kenar kuralı ile bulunur.İki kuvvetin başlangıç noktası bir noktaya taşınır.Meydana gelen şekil paralel kenara tamamlanır.Başlangıç noktasından geçen köşegen bileşke kuvveti verir. F1 F1 R F2 F2 R =F1 + F2 Kuvvetler arasındaki açı ise bileşke kuvvetin büyüklüğü ; Cos teoremi 2 2 2 - R = F1 + F2 + 2 F1.F2.cos İfadesi ile bulunur. Aradaki + - işareti < 90 ise ( + ), > 90 ise ( - ) alınır. A.Ç Örnek : 60N ve 80N ‘luk iki kuvvetin aralarındaki açı a ) 600 bulunuz. b ) 900 c ) 1200 olduğuna göre bileşkelerini çizimle Çözüm : Kuvvetleri vektörle gösterebilmek için önce bir ölçek seçilir. 60 ve 80 sayıları 20 nin katlarıdır. Onun için; a) c) F1 = 60 N = 3 birim = 3 cm, F2 = 80 N = 4 birim = 4 cm vektörle gösterilir. F1 A 0 =60 F1 =3cm R F2 =4cm 600 R=? OA = 6.1 birim O R = 6.1.20 F2 R = 122 N =1200 F1 R F1 =3 cm R = 3.6 birim F2 =4cm R =3.6.20 R = 72 N R=? 1200 F2 A.Ç b ) = 900 F1 =3 cm F2 =4 cm A F1 R R=? F2 O = 900 olduğu için bileşkenin şiddeti Pisagor Bağıntısı ile hesaplanır. F1 = 60 N F2 = 80 N =900 R=? 2 2 2 R = F 1 + F2 2 2 2 R = ( 60 ) + ( 80 ) 2 R = 3600 + 6400 2 R = 10000 R = 100 N olur. A.Ç Aynı doğrultuda ve zıt yönde iki kuvvet aynı bir noktaya uygulanırsa ve bu kuvvetler birbirine eşit olursa bileşkenin değeri sıfır olur.Bu kuvvetlere DENGELEYEN KUVVETLER denir. F2 =2N F1 =2N R = F2 - F1 R = 2N - 2N R =0 A.Ç Bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise ( R = 0 ) o cisim dengededir. Bileşke kuvvet sıfır değilse,cismi dengelemek için,bileşkenin uygulandığı noktaya bileşkeye zıt yönde ve eşit şiddette kuvvet uygulanmalıdır. A.Ç R= RI F1 R R = F1 + F2 Bileşke kuvvet Dengeleyici RI kuvvet Cisim F2 Bileşke kuvvetin yaptığı etkiyi tek başına karşılayan kuvvete DENGELEYİCİ KUVVET denir. A.Ç Bileşke kuvvetin yaptığı etkiyi tek başına karşılayan kuvvete DENGELEYİCİ KUVVET denir. DENGELEYİCİ KUVVET * Bileşkeye eşit şiddette * Bileşke ile aynı doğrultuda * Bileşke ile zıt yöndedir. A.Ç Örnek : Şekildeki cisme F1, F2 ve F3 kuvvetleri etki etmektedir.Cismi durdurmak için hangi yönde ve nekadarlık bir kuvvet uygulanmalıdır? F1 = 3N F2 =2N F3=6N Çözüm :Bileşkeye eşit ve zıt yönlü kuvvet dengeleyici kuvvettir.Önce bileşke bulunur; FX = 6 - 2 FX = 4N olur. FY=3N R Pisagor bağıntısından; R2 = Fx2 + Fy2 2N 6N FX=4 N RI R2 = 42 + 3 2 R2 = 25 R = 5N RI = R = 5N bulunur. A.Ç DENGENİN ÖZEL HALLERİ 1. Kesişen üç kuvvet dengede ise,herhangi iki kuvvetin bileşkesi ters yöndeki üçüncü kuvvete eşit şiddettedir. F2 Şekilde,üç kuvvet dengededir. F1 Buna göre ; F3 F2 A ) Şekildeki F1 ile F2 nin bileşkesi F3 e eşit ve zıt yöndedir. F1 B ) F2 ile F3 ün bileşkesi F1 e eşit ve zıt yöndedir. F2 F1 F3 F3 C ) F1 ile F3 ün bileşkesi de F2 ye eşit ve zıt yöndedir. F2 F1 F3 A.Ç 2. Kesişen üç kuvvet dengede ve aralarındaki açı 120 şer derece ise bu üç kuvvet birbirine eşittir. F1 1200 F3 1200 1200 F2 F1 = F2 = F3 Veya kesişen üç eşit kuvvetin aralarındaki açılar 120 şer derece ise bu sistem dengededir. A.Ç Örnek : A noktasına etkiyen F1,F2 ve F3 kuvvetlerinin bileşkesi hangi yönde ve kaç N şiddetindedir? F2=30N F3 =40N 600 A Çözüm :F1 ve F2 kuvvetleri birbirine eşit ve aralarındaki açı 1200 lik açı olduğundan bileşkesi M yönünde ve 30N şiddetinde olur.F3ile M yönündeki 30 N luk kuvvet ters yönlü olduklarından; R = 40 - 30 = 10 N olur. O halde bileşke 10 N şiddetinde ve F3 yönündedir. M 600 F1=30N F1 = 30 N F3 = 40 N 30 N F2 = 30 N A.Ç 3. Kesişen üç kuvvet dengede ise küçük açının karşısındaki kuvvet büyük,büyük açının karşısındaki kuvvet küçüktür. F1 F2 800 1500 1300 F3 En küçük açı 800 nin karşısındaki kuvvet olan F3 en büyük,en büyük açı 1500 nin karşısındaki F2 en küçüktür. A.Ç Örnek : Şekildeki sistem dengededir.İpteki T1 , T2 ve P gerilme kuvvetleri arasında nasıl bir bağıntı vardır? 370 T2 T1 P Çözüm : Kesişen üç kuvvet dengede ve kuvvetler arasındaki açı ise 900,1270 ve 1430 dir. En küçük açının karşısındaki P kuvveti en büyük,en büyük açı ( 1430 ) nın karşısındaki T1 kuvveti en küçüktür. O halde ; P >T2 > T1 dir. 370 530 T1 T2 370 1270 530 1430 P A.Ç 4. Bir cisme birden fazla kuvvet etki ediyor ve bu kuvvetler grubunda da doğrultuları aynı olan kuvvetler varsa; bileşkeyi bulurken,doğrultuları aynı olan kuvvetlerden başlamak ve devam etmek işlem kolaylığı sağlar. 4f Örnek :Şekilde M cismine etki eden kuvvetlerin bileşkesini bulunuz? M 600 2f 600 f 3f Çözüm : 3f 1. İşlem :Şekildeki 4 f ile f kuvveti doğrultuları aynı ancak zıt yönlüdür.Bu ikisinin bileşkesi 4 f yönünde ve 3 f şiddetindedir. 2f M 600 600 3f A.Ç 2. İşlem : 3 f şiddetinde iki kuvvet ve aralarındaki açı 1200 olduğundan bileşke, açı açıortay üzerinde ve 3 f kadardır. 2f 3f 3. İşlem : 3 f ve 2 f şiddetindeki iki kuvvet,doğrultuları aynı ancak zıt yönlü iki kuvvetin bileşkesi 3 f yönünde ve f şiddetindedir. f A.Ç PARALEL KUVVETLERİN BİLEŞKESİ I. Paralel ve Aynı Yönlü İki Kuvvetin Bileşkesi : Ağırlığı önemsenmeyen AB çubuğunun iki ucuna şekildeki gibi F1 ve F2 kuvvetleri etki etmektedir.Bileşke kuvvetler arasında ve büyük kuvvete daha yakındır. Bileşkenin yeri : F1 . X = F2 .x den bulunur. Ya da F1. AC = F2. BC bağıntısıyla bulunur. A C x B y F2 F1 R = F 1 + F2 F1 x AC = F2 x BC A.Ç Örnek : 50 cm uzunluğundaki bir çubuğun uçlarına iki cisim asılıyor. Biri 10 gf ağırlığında ve bileşkeden 30 cm uzaklıkta olduğuna göre ikinci cismin ağırlığını bulunuz? 50 cm Çözüm : O A B 20cm 30 cm F1 = 10gf F2= ? F1 . AO = F2 . BO R 10 . 30 = F2 . 20 F2 = 15 gf bulunur. A.Ç II. PARALEL VE ZIT YÖNLÜ İKİ KUVVETİN BİLEŞKESİ Ağırlığı önemsenmeyen AB çubuğuna F1 ve F2 kuvvetleri paralel ve zıt yönlü uygulanmış ise,bileşke,büyük kuvvetin dışında ve büyük kuvvetin yönündedir. Bileşkenin yeri : F1 . x = F2 .y İfadesiyle bulunur. Paralel kuvvetlerin bileşkesinin uygulama noktası demek,çubuğun dengede kalabilmesi için konulacak desteğin yeri veya ipin asıldığı nokta demektir F2 y O A B x F1 . AO = F2 . AB R = F 1 + F2 F1 A.Ç A.Ç Bir cismin hareketine,bulunduğu yüzey etki eder.Yüzeyin kaygan veya pürüzlü olması hareketi kolaylaştırır ya da zorlaştırır. Cisim Yatay bir düzlemde herhangi bir cismi belli hızlarla atarsak cisim mutlaka yavaşlayarak durur.Bazı cisimler daha çabuk dururken bazı cisimler de daha uzun süre sonra durur. A.Ç Acaba cisimlerin durmasının nedeni nedir? Yavaşlayarak duran bir cisme hareket yönüne ters yönde bir kuvvet uygulanmaktadır. İşte cisim ile zemin arasındaki bu kuvvete SÜRTÜNME KUVVETİ denir. A.Ç Yada duran cismi harekete başlatmaya yetecek olan kuvvete değerce eşit,aynı doğrultulu ve zıt yönlü kuvvete SÜRTÜNME KUVVETİ denir. FS F Fs = Sürtünme kuvveti A.Ç SÜRTÜNME KUVVETİNİN ÖZELLİKLERİ * Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, sürtünen yüzeye dik olan tepki kuvvetiyle ( cismin ağırlığı ) doğru orantılıdır. * Sürtünme kuvveti,sürtünen yüzeylerin cinsine bağlıdır.Bu kuvvet,cilalı yüzeylerde çok az,pürüzlü yüzeylerde çok büyüktür. A.Ç * Sürtünme kuvveti,sürtünen yüzeylerin alanına bağlı değildir. * Cismin ağırlığı arttıkça sürtünme kuvveti de aynı oranda artar. * Sürtünme kuvveti daima harekete zıt yöndedir. A.Ç * Hareket ettirici etkisi yoktur.Hareketi engelleyici etkisi vardır. * Uygulanan kuvvet sürtünme kuvvetine eşit ise net kuvvet sıfır olur.İlk hız varsa cisim sabit hızla hareket yapar,duruyorsa durgunluğunu sürdürür. * Sürtünmeli bir yüzeyde duran bir cismin harekete geçebilmesi için uygulanan kuvvetin sürtünme kuvvetinden büyük olması gerekir. ( F > FS ) A.Ç N SÜRTÜNME KUVVETİ V FS G = m.g FS = k.N FS = Sürtünme kuvveti k = Cisim ile yüzey arasındaki sürtünme katsayısıdır. Bu katsayı cisim ile zeminin özelliğine bağlıdır.Kaygan yüzeyler için daha küçüktür. N = Zeminin cisme gösterdiği tepki kuvvetidir. Tepki kuvveti yüzeye daima diktir. G = Cismin ağırlığı A.Ç Yatay zeminde duran bir cisim için tepki kuvvet ( N ) cismin ağırlığına eşittir. N G N=G Cismin üzerine bir F kuvveti uygulanırsa tepki kuvveti; N F G N=F+G NOT : Sürtünme kuvveti olmasaydı acaba ne olurdu ? 1. Yürüyemezdik,yürüsek bile tekrar duramazdık. 2. Uçaklar inip kalkamazdı. 3. Yağmur damlaları mermi gibi kafamıza inerdi. 4. Duvara çivi çakamazdık. KISACA HAYAT YAŞANMAZ HALE GELİRDİ. A.Ç A.Ç Bir cismin,seçilen bir noktaya göre zamanla yer değiştirmesine HAREKET denir. Hareketli ve Hareketsiz Cisimler A O d :Uzaklık ( yol ) O , noktası başlangıç noktasıdır. d = A cisminin aldığı yol A.Ç Bir doğru üzerinde bulunan A cismin sabit bir O noktasına göre,d uzaklığı zamanla değişiyorsa A cismi hareket ediyor denir. A cisminin O noktasına göre d uzaklığı değişmiyorsa, cismi hareketsizdir. A Hareket halindeki bir trende insan,trene göre hareketsiz,yere göre hareketlidir. Tren içinde gezinen insan ise,trene göre hareketlidir. Yol kenarında sizi izleyen bir kişiye göre,trende otursanız da trende gezinseniz de hareketlisinizdir. A.Ç KONUM VE YER DEĞİŞTİRME KONUM NEDİR ? Konum,bir kimsenin ya da bir şeyin bir yerdeki durumu veya duruş biçimi (vaziyet ) A.Ç Hareketin incelenmesinde ilk basamak, hareket eden cismin konumunu tespit etmektir. Konumu tespit etmek için belirli bir noktayı seçmek gerekir.Seçilen bu noktaya başlangıç noktası denir. İşte hareketlinin konumu,başlangıç noktasına olan uzaklığı ile belirlenir.Bu ise vektörel büyüklüktür. A.Ç KONUM VE YER DEĞİŞTİRME Son konum A İlk konum B Yer değiştirme C A.Ç Bir cismin konumu;sabit kabul edilen noktadan cismin bulunduğu nokta arasındaki uzaklıktır.Şekilde adamın ağaca göre konumu AB ( AB vektörü ) dür.Son konumu AC (AC vektörü ) ile gösterilir. Vektörlerin uzunluğu adamın ağaca uzaklığını belirtir.AC vektörü,AB vektöründen büyük olduğundan adamın ağaçtan uzaklaştığı sonucuna varırız. A.Ç Yer Değiştirme ise ; Cismin ilk bulunduğu noktadan son bulunduğu noktaya çizilen vektör ile belirlenir. Yer değiştirme miktarı ise son konumu belirten vektörün uzunluğundan ilk konu belirten vektörün uzunluğu çıkarılarak bulunur. YER DEĞİŞTİRME = SON KONUM - İLK KONUM A.Ç Örnek : Yukarıdaki şekilde,vektörlerin uzunlukları AC =24 m, AB = 10 m ise yer değiştirme miktarını bulunuz ? AC = 24 m AB = 10 m BC = ? BC = AC - AB BC = 24 m - 10 m BC = 10 m olur. 1. Yer değiştirme artı ( + ) çıktığından,adam başlangıç noktasından uzaklaşmıştır. 2. Yer değiştirme eksi ( - ) olması durumunda cismin başlangıç noktasına yaklaşması demektir. A.Ç Örnek : Batı Doğu K L M N P R S T 100 50 0 50 100 150 200 250 Yukarıdaki doğru üzerinde bulunan noktalar 50 m aralıklı sıralanmıştır. M noktası ise başlangıç noktası olarak seçilmiştir. Buna göre ; A ) Bir araba M noktasından ( başlangıç noktası ) P noktasına kadar gidiyor. .Arabanın M noktasına göre konumunu söyleyiniz ? B ) K noktasının M noktasına göre konumu nedir ? A) Konum = MN + NP B) Konum = ML + KL Konum = 50 m + 50 m Konum = 50 m + 50 m Konum = 100 m ( + ) DOĞU olur. Konum =100 m K noktasının M noktasına göre konumu ; - 100 m Batı A.Ç EK BİLGİ A.Ç EVRENDE HER ŞEY HAREKETLİDİR Bir cismin sabit kabul edilen bir noktaya göre zamanla yer değiştirmesine hareket denir. Çevremizdeki evler, ağaçlar ve dağlar hareketsizdir. Hareket halinde bulunan bir trende, yanınızda oturan yolcuya göre hareketsiz, yol kenarındaki duran kişilere göre hareketli sayılırsınız. A.Ç Bir cismin bulunduğu yere konum denir. Cismin harekete başladığı konuma ilk konum, hareket sonunda ulaştığı konuma ise son konum denir. Son konum ile ilk konum arasındaki uzaklığa ise yer değiştirme denir. A.Ç Yer Değiştirme = Son Konum – İlk Konum Yol (km) -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Şekildeki otomobil 2. kilometreden 9. kilometreye gitmiştir. A.Ç Yer değiştirme X = Xson – Xilk X = 9 – 2 = 7 km. Yönü sağa doğrudur. Yer değiştirme vektörel bir büyüklüktür. A.Ç FİZİKTE İKİ TÜR BÜYÜKLÜK VARDIR Skaler büyüklük Skaler büyüklük: Sayısal bir değer ve bir birimle ifade edilebilen büyüklüklere skaler büyüklük denir. Kütle, uzunluk ve hacim skaler büyüklüklerdir. Örn: 5 metre, 10 litre, 6 kilogram Vektörel büyüklük Vektörel büyüklük: Yönlü doğru parçalarına vektör denir. Şiddeti, yönü, doğrultusu ve uygulama noktası belli olan büyüklüklere vektörel büyüklük denir. Örneğin hız, yer değiştirme, ağırlık ve kuvvet vektörel büyüklüklerdir. A.Ç Vektörel büyüklük U y g u l a m a n o k t a s ı A f u z u n l u ğ u Y ö n d D o ğ r u l t u B Not: Yol skaler, yer değiştirme vektörel bir büyüklüktür. A.Ç Örnek: Çocuk A noktasından önce B noktasına sonra C noktasına hareket ediyor. Çocuğun yer değiştirme vektörünü çiziniz. B B C C X A A A.Ç Hareket eden cisimler zamanla yer değiştirirler.Birim zamanda yapılan yer değiştirmeye HIZ adı verilir. HIZIN HESAPLANMASI Bir hareketlinin hızı,yer değiştirme miktarının, yer değiştirme süresine bölünmesi ile bulunur; Hız = Yer değiştirme miktarı Yer değiştirme süresi HIZ = YOL ZAMAN A.Ç Yol = metre ( m ) ,zaman= saniye ( s ) olarak alınırsa; YOL ( m ) HIZ = ( m/s) ZAMAN ( s ) YOL = HIZ x ZAMAN ZAMAN = YOL HIZ Olur. A.Ç X = Yer değiştirme t = zaman X V = t V = Hız t1 ve t2 zaman aralığında yer değiştirme miktarı: X2 - X1 is ; V= X 2 - X1 t 2 - t1 = X t Olur. A.Ç Örnek : Bir araba 160 metrelik yolu 20 saniyede alıyor.Arabanın hızını bulunuz? Yol = 160 m Hız = Zaman = 20 s Hız = ? Hız = Yol Zaman 160 m 20 s Hız = 8 m / s A.Ç Soru 1 : Bir cisim 8 m / s ‘lik sabit hızla 30 saniye hareket ediyor. Cismin aldığı yolu bulunuz ? Soru 2 : Malatya ile Ankara arası 600 km dir. Malatya’dan Ankara’ya giden yolcu otobüsü bu yolu 8 saatte alıyor.Otobüsün hızını bulunuz. A.Ç Soru 3 : Bir araba doğudan batıya doğru 72 km / saat hızla 0.2 saat hareket ediyor.Araba kaç metre yer değiştirmiştir? A ) 14.4 B ) 144 C ) 1440 D ) 14400 A.Ç ORTALAMA HIZ Değişken hıza sahip olan bir hareketlinin,yol boyunca yapmış olduğu değişik hızların ortalamasına ORTALAMA HIZ denir. Örnek : 60 km 50 km 90 km O C 30 dakika A 1 saat B 30 dakika Bir otomobil,gideceği yolun 50 km’sini 30 dakikada, 90 km’sini 1 saatte,60 km ‘sini de 30 dakikada almıştır.Otomobilin yol boyunca ortalama hızını bulunuz. A.Ç X1 =50 km X2 = 90 km X3 = 60 km XT = ? XT = X1 + X 2 + X3 XT = 50+90+60 XT =200 km A.Ç t1 = 1 /2 saat t T = t 1 + t 2 + t3 t2 = 1 saat t T = 1 /2 + 1 + 1 / 2 t3 = 1 / 2 saat t T = 2 saat tt = ? VORT. = XT tT 200 VORT. = 2 VORT. = 200 km / h A.Ç A.Ç A.Ç A.Ç A.Ç A.Ç İŞ NEDİR? Bir kuvvet,bir cisme uygulandığında,onu kendi doğrultusunda hareket ettiriyorsa, fen anlamında bu kuvvet bir iş yapmıştır. A.Ç İŞ NEDİR? Bu tanımdan da anlaşıldığı üzere fen anlamında bir iş yapılabilmesi için şunların gerçekleşmesi gerekir; 1. Bir cisme bir kuvvetin uygulanması gerekir,yani bir kuvvet olmalıdır. 2. Bu kuvvet o cisme bir yol aldırması gerekir. 3. Kuvvetle yolun aynı doğrultuda olması gerekir. A.Ç İŞ NEDİR? Kuvvet : F Yol :X İş : W F ( Kuvvet ) X ( Yol ) İŞ = KUVVET x YER DEĞİŞTİRME İŞ = KUVVET x YOL W = F . X A.Ç İŞ BİRİMLERİ İ Ş = Kuvvet x yol olduğundan iş birimleri de kuvvet birimi ile yol ( uzunluk ) biriminin çarpımına eşittir. A.Ç İŞ BİRİMLERİ Kuvvet ( F) Yol (X) N dyn m cm kgf m 1 jul = 107 erg İş = Kuvvet x Yol W=F.X Jul Erg kgf.m 1 kgm = 9.8 jul A.Ç Örnek : Bir arabaya yatay yolda 2 kgf’ lik yatay bir kuvvetle 5 metre yol aldırıldığında yapılan iş ne olur? F = kgf X =5m W =? W = F. X W = 2 kgf .5 m W = 10 kgm olur. A.Ç Örnek :Ağırlığı 3 kgf olan bir çanta 150 cm yüksekliğindeki rafa kaldırılıyor.Buna göre yapılan işi bulunuz? Çantayı rafa kaldırmakla yerçekimi kuvvetine karşı iş yapılmıştır. Yükseklik ( yol ) ( h ) = 150 cm = 1.5 m Ağırlık ( kuvvet ) ( G ) = 3 kgf İş (W) W=G.h W = 3 kgf . 1.5 m W = 4.5 kgm olur. 1 kgm = 9.8 jul = ? 4.5 kgm = 44.1 jul olur. A.Ç Örnek : 300.000 jul’lük iş yapmak için 60 N ‘luk kuvvet uygulanıyor. Cisim ne kadar yol alır? A.Ç Örnek : Duran bir arabayı,sabit kuvvetle ve kuvvet yönünde 20 m iten bir kişinin 3528 jul’lük iş yapması için kaç Newton’luk kuvvet uygulanması gerekir? A ) 10.2 B ) 18 C ) 176.4 D ) 196 A.Ç A.Ç A.Ç ENERJİ ÇEVRİMLERİ Çevremize baktığımızda ( biz görelim ya da görmeyelim) bir takım hareketlerin olduğunu söyleyebiliriz.Otomobiller hareket eder,insanlar hareket eder,iletken tel içerisinde elektronlar hareket eder. A.Ç Bütün bu olaylar sırasında bir takım enerjiler başka enerjilere çevrilir. Örneğin; Benzinin kimyasal enerjisi ; Otomobilin karbüratörü içerisinde hava ile karıştırılarak bujilerle de ateşlenerek pistonun hareket etmesini sağlar.Bu hareket tekerleklere aktarılarak otomobile Kinetik Enerji kazandırır. A.Ç Barajda birikmiş suda Potansiyel Enerji bulunur,bu su yüksek bir yerden akıtılarak Kinetik Enerji elde edilir. Pervaneye çarpan su pervaneyi döndürür, Mekanik Enerjiye dönüşür. Pervaneye bağlı dinamo elektrik enerjisi üretir. Üretilen elektrik enerjisi ile ampul ışık verir ışık enerjisine,ütü ısınır ısı enerjisine dönüşür. A.Ç Fiziğin en temel yasalarından birisi ENERJİNİN KORUNUM YASASI dir. Fiziksel ve kimyasal olaylarda enerji bir şekilden başka bir şekle dönüşür. A.Ç Örnek I: Yediğimiz besinlerin vücuttaki değişimini enerji dönüşümü ile nasıl açıklarsınız ? Çözüm : Besinlerin yapısındaki kimyasal enerji hücrelerde yakılarak ısı enerjisi ve hareket enerjisi olarak kullanılır. A.Ç Örnek II : Termik santrallerde kömür yakıt olarak kullanılır ve elektrik üretilir.Bu işlemde enerji dönüşümü nasıldır ? Çözüm : Kömürdeki kimyasal enerji ısı enerjisine dönüşür,suyu buharlaştırır. Buharın hareket enerjisi türbinlerde hareket enerjisine, dinamo elektrik enerjisi üretir.Elektrik enerjisi,ısı,ışık vb. ısı enerjisine dönüşür. A.Ç Bir cismin ya da sistemin iş yapabilme yeteneğine ENERJİ denir. ENERJİ ÇEŞİTLERİ Isı enerjisi,ışık enerjisi,kimyasal enerji, güneş enerjisi,elektrik enerjisi,buhar enerjisi,rüzgar enerjisi,nükleer enerji ve Mekanik enerji vb. A.Ç BİZ MEKANİK ENERJİYİ İNCELEYECEĞİZ MEKANİK ENERJİ İKİ KISIMDIR; 1 . KİNETİK ENERJİ ( Hareket enerjisi ) 2. POTANSİYEL ENERJİ ( Durum enerjisi ) A.Ç KİNETİK ENERJİ ( Hareket Enerjisi ) Hareket halindeki cisimlerin hızları sebebiyle sahip oldukları enerjiye KİNETİK ENERJİ denir. Yada bir cismin hareketinden( hızından ) dolayı sahip olduğu enerjiye Kinetik Enerji adı verilir. Kinetik enerji,hareket eden cismin kütlesi ve hızıyla artar. A.Ç KİNETİK ENERJİ ( Hareket Enerjisi ) Kinetik enerji ( jul ) : Ek Cismin kütlesi ( kg ) : m Cismin hızı ( m/s ) :V 1 Ek = 2 mv2 A.Ç Örnek : 5 g kütleli bir mermi 500 m/s ‘lik bir hızla ateşleniyor. Merminin ateşlendikten sonra kinetik enerjisi kaç jul ‘ dür? A ) 100 B ) 250 C ) 500 D ) 625 A.Ç ÇÖZÜM: m = 5 g = 0.005 kg 1 v = 500 m / s Ek = Ek = ? 1 Ek = Ek = 2 m v2 0.005 . ( 500 )2 2 0.005.25000 2 Ek = 625 jul A.Ç Örnek : 4 kg kütleli bir cismin hızı 5 m / s olduğuna göre;sahip olduğu kinetik enerji kaç jul ‘dür? A ) 100 B ) 20 C ) 25 D ) 50 A.Ç Örnek : Kütlesi 5 kg olan bir cisim yere 1800 jul’lük enerji ile çarptığına göre; cisim kaç metre yüksekliğinde serbest bırakılmıştır? ( g = 10 N / kg ) A ) 3.6 B ) 1.8 C ) 36 D ) 18 A.Ç Bir cismin veya sistemdeki depo edilmiş ve istenildiği zaman kullanılabilen enerjiye POTANSİYEL ENERJİ denir. Örnek: Depolanmış su buharının, sıkıştırılmış bir yayın,yüksekte duran cismin,barajda toplanan suyun,sıkışan havanın Potansiyel Enerjisi vardır. A.Ç POTANSİYEL ENERJİ masa h = Yükseklik Yer A.Ç Belirtilen bir yere göre G = m.g ağırlığındaki bir cismin potansiyel enerjisi; POTANSİYEL ENERJİ = AĞIRLIK x YÜKSEKLİK EP = G.h Potansiyel enerji =EP Ağırlık :G jul Yükseklik Newton metre :h Yer çekim ivmesi = g G = m.g olduğundan ; EP = m.g.h A.Ç NOT . Yukarıdaki şekle göre masanın üzerinde duran bir cismin masaya göre h yüksekliği olmadığından Potansiyel enerjisi sıfırdır.Fakat aynı cismin yere göre h yüksekliği olduğu için bir Potansiyel enerjisi vardır. A.Ç Örnek : 20 metre yüksekte duran 8 kg’lık bir kayanın potansiyel enerjisini bulunuz? ( g = 9.8 N / kg ) h = 20 m m = 8 kg EP = m.g.h g = 9.8 N /kg EP = 8.9.8.10 EP = ? EP = 1568 jul olur. A.Ç Örnek : Ağırlığı 80 N olan bir cismin yerden 2 m yükseklikte sahip olduğu potansiyel enerji,kaç jul’dür? G = 80 N h=2m EP = G. h EP = 80.2 EP = ? EP = 160 jul A.Ç Soru : m m m 3h 2h h 1 2 3 Şekildeki kütleler özdeştir.Buna göre hangi durumda potansiyel enerji en fazladır ? A) 1 B) 2 C) 3 D ) Hepsi aynı A.Ç A.Ç ENERJİ VE YAŞAM İnsanoğlu günlük yaşantısının devamı için iş yapmak ve enerji harcamak zorundadır. İnsanın kendi kas gücüyle yaptığı işte hem çabuk yorulur,hem de verimsiz olur. Eski yıllarda köylüler işlerini ilkel tarım aletleriyle yaparlardı.Bu yüzden kısa sürede bitmesi gereken işler,çok uzun zamanda yapılıyordu. A.Ç Çağımızda çok hızlı gelişen teknoloji sayesinde,işlerimizi kolaylaştıran aletler yapılmaktadır.Bugün bir çok işimizi el değdirmeden yapabiliyoruz.Örneğin bulaşık makineleri, otomatik çamaşır makineleri,robotlar bu işleri bizim yerimize yapıyor. A.Ç Çağımız,hızlı makineleşme çağıdır.Enerji olmadan bu makineler iş yapmaz.Enerji yaşamımızın ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir.Enerji,gelişme sanayileşmenin motor gücünü oluşturmaktadır. Enerji kaynakları az olan ülkeler, geri kalmış ülkelerdir.Günümüzde kişi başına tüketilen enerji miktarı gelişmişliğin ölçüsüdür. A.Ç Çağımızda çok yoğun bir enerjiye gereksinim vardır. Enerji olmazsa yaşam durur.Günümüz insanı enerjisiz yapamaz. BU NEDENLE DOĞADAKİ ENERJİYİ EKONOMİK KULLANMALIYIZ... A.Ç Hiçbir enerji kendi kendine var olmaz,kendi kendine de yok olmaz.Fakat bir türden başka bir tür enerjiye dönüşebilir.Bu dönüşüm sırasında toplam enerji daima sabittir.Toplam enerjinin sabit olması demek bir tür enerji azalırken başka tür enerjinin aynı miktarda artması demektir.Mesela belli bir yükseklikten yere doğru hızlanarak düşen bir cismin kinetik enerjisi artarken,aynı miktar potansiyel enerjisi de azalmaktadır. A.Ç Barajda birikerek potansiyel enerji kazanan su daha sonra yüksekten düşerek kinetik,sonra elektrik ve oradan da ısı ve ışık enerjisine dönüşmektedir. Kısaca potansiyel enerji kinetik enerjiye,kinetik enerji de potansiyel enerjiye dönüşebilir. Bu değişmeler sırasında toplam enerji değişmez. İşte buna mekanik enerjinin korunumu denir. A.Ç NOT: Sürtünme,önemsenmeyecek kadar az olan sistemlerde kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı sabittir. BUNA MEKANİK ENERJİNİN KORUNUMU DENİR. EP + EK = SABİT Örnek : Yüksekten akan suyun potansiyel enerjisi,kinetik enerjiye dönüşür ve türbini çalıştırır.Sıkıştırılmış yay serbest bırakılırsa,ilk konumuna gelirken potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür... A.Ç A.Ç A.Ç GÜÇ NEDİR? Birim zamanda üretilen veya tüketilen enerjiye ( iş’e ) GÜÇ denir. GÜÇ = ENERJİ ( İŞ ) ZAMAN Güç W P= t :P Enerji : E E P= t Zaman : t A.Ç GÜÇ NEDİR? jul P = saniye = Watt 1000 watt = 1 kilowatt 1 kgm = 9.8 watt saniye 1 Buhar Beygiri ( BB ) = 736 wattt 1 B = 75 kgm / s A.Ç Örnek .Sürtünmesiz yatay bir düzlemde,durmakta olan bir cisme,hareketi doğrultusunda 180 N ‘luk sabit bir kuvvet uygulanıyor. Cisim 1.5 dakikada 800 m yer değiştiriyor. Kuvvetin yaptığı iş’ i ve gücü bulunuz? Çözüm : F = 180 N A) X = 800 m W= F.X W = 180 . 800 W=? W = 144000 jul B) W = 144000 jul P= t = 1.5 dak = 90 saniye P= ? olur. W t P= 14400 jul 90 saniye P = 1600 watt = 1.6 k.w A.Ç Soru : Gücü 1200 watt olan bir ütünün 30 saniyede harcadığı elektrik enerjisini bulunuz ? A.Ç Soru : Gücü 2 kw olan bir araç, 80.000 jul’lük enerjiyi kaç saniyede kullanır ? A.Ç Soru : 10 m derinliğindeki bir kuyudan 900 kg suyu 0.5 dakikada çekebilen motorun gücü kaç BB dir ? ( 1 BB = 75 kgm / s ) A.Ç Soru : Gücü 50 kgf / s olan motor,ağırlığı 150 kgf olan yükü 15 saniyede kaç metre yukarı çıkarır? A.Ç A.Ç
