AĞIRLIK MERKEZİ Kütle; skaler bir büyüklük olup, madde miktarıyla ilgili bir özelliktir. Ağırlık ise yerin cisme uyguladığı çekim kuvvetidir. Birim kütleye etki eden yer çekim kuvvetine yerin çekim alanı denir ve “ g ” ile gösterilir. Buna göre cismin ağırlığı, G m.g Düzgün Geometrik Yapılı Bazı Cisimlerin Ağırlık Merkezi ‘dir. Bir cismin ağırlık merkezi, cismin ağırlık vektörünün başlangıç noktası olarak tanımlanır. 1) Türdeş çubuğun ağırlık merkezi, çubuğun tam orta noktasındadır. (Uzunluk) Bir cismin ağırlığı birim kütlelerin ağırlıkları toplamına eşittir. 2) Türdeş olan, kare, dikdörtgen ve paralel kenar şeklindeki levhaların ağırlık merkezi köşegenlerin kesim noktasıdır. (Alan) Cisim ağırlık merkezinden iple asıldığında düşey dengede kalır. tavana 3) Türdeş üçgen levhanın ağırlık merkezi, kenarortayların kesim noktası olan O noktasıdır. Bu nokta kenardan 1 birim, köşelerden 2 birim uzaklıktadır. Üçgen levha eşkenar üçgen şeklinde olursa, kenarortayların hepsi eşit olur. Nasıl asarsak asalım ipin uzantısı ağırlık merkezinden geçer. Bir cisim ağırlık merkezinden asılırsa cisim yatay dengede kalır. Bir cismin dengede kalabilmesi için ağırlık merkezinden indirilen düşey doğrultunun taban düzlemi içerisinde kalması gerekir. 1 4) Türdeş küre, daire ve çemberin ağırlık merkezi, cisimlerin geometrik merkezleridir. (Hacim) X KM G1 .x1 G2 .x2 G3 .x3 G1 G2 G3 X KM m1 .x1 .g m2 .x2 .g m3 .x3 .g m1 .g m2 .g m3 .g X KM m1 .x1 m2 .x2 m3 .x3 m1 m2 m3 Sonra ağırlık merkezinin y eksenini kestiği nokta aşağıdaki yöntemle hesaplanır. 5) Türdeş silindir, dikdörtgen prizma ve küpün ağırlık merkezi, üst ve alt taban merkezlerini birleştiren doğrunun tam orta noktasındadır. (Hacim) YKM G1 . y1 G2 . y 2 G3 . y 3 G1 G2 G3 YKM m1 . y1 .g m2 . y 2 .g m3 . y 3 .g m1 .g m2 .g m3 .g YKM Koordinat Sisteminde Ağırlık Merkezinin Bulunması m1 . y1 m2 . y 2 m3 . y3 m1 m2 m3 Bu iki değer bize ağırlık merkezinin koordinatlarını verir. AKM = ( XKM , YKM ) Özellikler 1) Ağırlık merkezi problemleri “paralel kuvvet” yöntemiyle bulunur. 2) Homojen bir telin ucundan “a” kadarlık parçası kesilerek atılırsa, ağırlık merkezi, Noktasal kütlelerden oluşan bir sistemin ağırlık (Kütle) merkezini bulmak için önce koordinat sistemi içine yerleştirilir. ∆x = a / 2 kadar yer değiştirir. Önce ağırlık merkezi vektörünün x eksenini kestiği nokta aşağıdaki yöntemle hesaplanır. 2 3) Homojen bir çubuğun bir ucundan “a” kadarı kendi üzerine katlanırsa, ağırlık merkezi katlanmayan tarafa doğru ∆x = a ² / ℓ kadar yer değiştirir. 4) Bir cismin 1 / a ‘lık kısmı çıkarılıp başka bir yere yapıştırılırsa ağırlık merkezi x doğrultusuna paralel olarak x / a kadar kayar. G₁ =a.b 5) Bir cismin ağırlığı, uygun şartlarda kütle, uzunluk, alan, hacim ve yoğunlukla doğru orantılıdır. G₂ = π.r ² Bir levhadan herhangi bir parça kesilerek çıkarılırsa; çıkarılan parçanın ağırlık merkezinden yukarıya doğru ağırlığına eşit bir kuvvetin uygulandığını kabul ederek işlem yapar, yeni ağırlık merkezini buluruz. m=d.V Bir sistemin ağırlık merkezini bulmak için: 1) Cismin ağırlık merkezi bilinen geometrik parçaya ayrılır. 2) Her parçanın ağırlık merkezi ve ağırlık kuvvetleri paralel kuvvetler olarak çizilir. G₁=a.b 3) Bu paralel kuvvetler arasındaki uzaklıklar hesaplanır ve moment alınarak bileşkenin uygulama noktası bulunur. Bu sistemin ağırlık merkezini verir. Bir levhaya herhangi bir parça eklenirse eklenen parçanın ağırlık merkezinden aşağıya doğru ağırlığına eşit bir kuvvetin uygulandığını kabul ederek işlem yapar ve yeni ağırlık merkezini buluruz. 3 G₂= πr ²