İvme

Hareket ve kuvvet arasındaki ilişki şu şekilde açıklanabilir: Kuvvet, hareketi başlatır. Kuvvet, hareketin yönünü değiştirir. Kuvvet, hareketin hızını değiştirir. Kuvvet, iki cisim arasındaki etkileşim olarak tanımlanırken hareket, bir cismin bir zaman aralığında yer değiştirmesi olarak tanımlanır. Kuvvet ve hareket arasındaki ilişkiyi Isaac Newton, 17. yüzyılda ortaya koyduğu üç temel yasayla açıklamıştır. Newton’un 1. Yasası (Eylemsizlik Prensibi). Newton’un 2. Yasası (Dinamiğin Temel Prensibi). Newton’un 3. Yasası (Etki-Tepki Prensibi).

Zamansız hız formülü, v² = v₀² + 2ax şeklinde ifade edilir. Bu formülde: Vs son hızı, V0 ilk hızı, a ivmeyi, x alınan yolu ifade eder. Bu formül, ivmeli hareket yapan bir cismin son hızını, zamanın (t) hesaba katılmadığı durumlarda kullanılır.

İvmeli harekette hız, hız (v) = ivme (a) x zaman (t) formülü ile bulunur. İvme, hızın zamana göre değişimi olduğundan, hızın zamana bağlı olarak değişimi ivmeli hareket olarak adlandırılır. Bu formülde hızın bir vektör olduğu ve hem büyüklüğü hem de yönü dikkate alınması gerektiği unutulmamalıdır.

Hız ve ivme hesaplamaları şu formüllerle yapılır: Hız (V): Alınan yol (X) / Geçen zaman (t) formülüyle hesaplanır. Ortalama Hız (Vort): Toplam yol / Toplam zaman formülüyle hesaplanır. İvme (a): Hızdaki değişim (Δv) / Zaman aralığı (Δt) formülüyle hesaplanır. Örnek hesaplama: Bir araç 5 saniyede 20 m/sn'den 60 m/sn'ye hızlanıyorsa, ortalama ivme şu şekilde hesaplanır: Δv = 60 - 20 = 40 m/sn Δt = 5 sn a = 40 / 5 = 8 m/sn². İvme, vektörel bir büyüklük olup, pozitif olması durumunda hız artar, negatif olması durumunda ise hız azalır.

İvme formülü: a = Δv / Δt. Bu formülde: a ivmeyi, Δv hızdaki değişimi, Δt ise zaman içindeki değişimi ifade eder. Alternatif olarak, a = v(f) - v(i) / t(f) - t(i) formülü de kullanılabilir. Bu formülde: v(f) son hızı, v(i) başlangıç hızını, t(f) son zamanı, t(i) ise başlangıç zamanını ifade eder.

İvmelenme (ivme) hesaplamak için iki ana yöntem kullanılabilir: 1. Newton'un ikinci hareket yasasına göre: İvme, bir cisme etki eden net kuvvetin cismin kütlesine bölümüne eşittir. 2. Ortalama ivme formülü: İvme, hızdaki değişimin geçen süreye bölünmesiyle hesaplanır. Örnek hesaplama: Bir yarış arabası 2,47 saniyede 18,5 m/sn’den 46,1 m/sn’ye hızlanıyor.

İvmeli hareket formülleri şunlardır: Ortalama ivme: a = Δv / Δt. Merkezcil ivme: ac = v²/r veya ac = rω². Açısal ivme: a = Δω / Δt. Bir boyutta sabit ivmeli hareket formülleri: Δx = v₀ . t + 1/2 . a . t²; v = v₀ + a . t; v²s = v₀² + 2 . a . Δx. İvme-zaman grafiğinde: İvme ve geçen zamanın çarpılması hızdaki değişimi verir. Hız-zaman grafiğinde: İvme sabit olduğunda, hızdaki değişimin süreye oranı değişmeyeceği için doğrusal eğik bir çizgi oluşur.

İvmeyi etkileyen faktörler: Kuvvet: Newton'un ikinci yasasına göre, ivme bir nesne üzerinde etki eden tüm kuvvetlerin toplamıyla doğru orantılıdır. Kütle: İvme, cismin kütlesiyle ters orantılıdır; kütle arttıkça ivme azalır. Yön: İvme, cismin yönü ile aynı yönde ise cisim hız kazanır, ters yönde ise hız kaybeder (yavaşlar). Ayrıca, yerçekimi de ivme üzerinde etkili olur; örneğin, Dünya'da yerçekimi ivmesi yaklaşık 9,80665 m/s²'dir.

İvmeye neden olan kuvvetler şunlardır: Net kuvvet. Yerçekimi kuvveti. Merkezcil kuvvet. Ayrıca, bir cisme etki eden her kuvvet, diğerlerinden bağımsız olarak o cisme ivme kazandırır ve cismin kazandığı toplam ivme, bu bağımsız ivmelerin vektörel toplamıyla ifade edilir.

F=ma formülü, Newton'un ikinci hareket yasasını ifade eder. F (Kuvvet). m (Kütle). a (İvme). Bu yasa, bir cisme net bir kuvvet uygulandığında, cismin o kuvvet yönünde ivmeleneceğini söyler.

Sürtünme kuvveti ihmal edildiğinde, cisimlerin ivmeleri şu şekilde değişir: Eğik düzlemde: Sürtünmesiz eğik düzlem üzerinde hareket eden bir cismin ivmesi, yer çekimi ivmesine ve düzlemin eğim açısına bağlıdır, ancak cismin kütlesine bağlı değildir. Genel durum: Net kuvvetin etkisinde kalan bir cismin ivmesi, F = m.a bağıntısından hesaplanır.

F=ma formülü, Newton'un ikinci hareket yasasını ifade eder ve bir cisme etki eden net kuvvet ile onun kütlesi ve ivmesi arasındaki ilişkiyi tanımlar. F: Net kuvvet (Newton cinsinden). m: Cisimlerin kütlesi (kilogram cinsinden). a: İvme (metre/saniye kare cinsinden). Bu formül, günlük yaşamda araçların hızlanması, yürüyüş esnasında uygulanan kuvvetler ve spor aktiviteleri gibi birçok fiziksel olayı anlamamıza yardımcı olur.

İp gerilmesi, ipte uygulanan kuvvet miktarına bağlıdır ve genellikle Newton (N) birimiyle ölçülür. İp gerilmesinin bağlı olduğu bazı unsurlar: İpe uygulanan kuvvet. İpin kütlesi. Ayrıca, ip gerilmesi, ipin gergin olup olmadığını veya gerginliğin yönünü belirlemede kullanılmaz.

Evet, ivme vektörel bir niceliktir. Vektörel nicelikler, hem büyüklüğü (hızı) hem de yönü olan niceliklerdir.

İvme grafiğinin eksi olması, cismin yavaşladığını gösterir. İvme vektörel bir büyüklük olduğu için, ivme vektörünün yönü hız vektörüne zıt ise cisim yavaşlar. Örneğin, hız-zaman grafiğinin eğimi eksi işaretli ise, bu cismin hızının eşit zaman aralıklarında eşit miktarda azaldığı anlamına gelir.

Hayır, ivmelenme ve ivme aynı şey değildir. İvme, hızın zamanla değişim hızıdır ve hız grafiğinde herhangi bir noktada, o noktaya teğet doğrunun eğimi olarak tanımlanır. İvmelenme, bir cismin hareket ederken hızında meydana gelen değişim oranıdır. İvme, bir cismin kazandığı ivmelenmenin bir fonksiyonudur.

Beş tane vektörel büyüklük: 1. Yer değiştirme. 2. Hız. 3. İvme. 4. Kuvvet. 5. Elektriksel alan. Ayrıca, manyetik alan ve açısal hız da vektörel büyüklüklerdir.

Basit harmonik hareket yapan bir cismin maksimum ivmesi, genlik noktalarında (uzanımın en büyük değeri) elde edilir. Formül: a = ω² . r. cosωt. Burada: a: İvme; ω: Açısal frekans; r: Genlik (uzanım); t: Zaman. Örnek: Genliği 10 cm ve açısal hızı π/4 olan bir pistonun maksimum ivmesi, a = (4π²/4) . 0.1 . cos(0) = 0.4π² ≈ 0.49 m/s² olarak hesaplanır. İvme, denge noktasında ise sıfır değerini alır.

M (kütle) ve a (ivme) farklı fiziksel büyüklüklerdir. Kütle, bir cismin sahip olduğu madde miktarını ifade eden temel bir fiziksel büyüklüktür ve evrendeki tüm cisimler için değişmez bir özellik taşır. İvme, bir nesnenin hızının değişim oranıdır, yani nesnenin ne kadar hızlı değiştiğidir. Kütleçekim bir ivme değildir, bir kuvvettir ancak ivmeli harekete sebep olur.

Evet, ivmeli hareket hızı artırabilir. İvmeli hareket, bir cismin hızının zamana bağlı olarak değişmesi anlamına gelir.