Kuvvet etkisi, aynı zamanda doğal yollarla da oluşabilir. Buna örnek verilmesi gerekirse; rüzgar ile beraber veya yerçekimi ve daha pek çok unsur üzerinden meydana gelebilir bir nitelik barındırır. Öyle ki doğal yollardan oluşan kuvvet etkisinin sürekli olarak sürdüğünün söylenmesi mümkün olmaktadır.
Kuvvet Ne İle Ölçülür?
Kuvvet, vektörel bir büyüklük olmaktadır. Bu bakımdan vektörlerle alakalı olan tüm özellikler kuvvetler içinde geçerli olmaktadır. Kuvvet "F" harfi ile gösterilen kuvvetin şiddetinin ölçülmesi ise "dinamometre" adı verilen yaylı bir kantar kullanılarak ölçülmektedir.
Kuvvet Çeşitleri ve Birimi Hakkında Bilgi
Temas gerektiren kuvvetler: Temas gerektiren kuvvetlerde etkiyi gerçekleştiren ile etkilenen cisim birbirine fiziksel olarak temas eder. Topa vuran bir futbolcunun ayağı topa dokunduğu zaman topa itme kuvveti uygular. Temas Gerektiren Kuvvetler:
- İtme kuvveti
- Sürtünme kuvveti
- Çekme kuvveti
- Havanın direnç kuvveti
- Kas kuvveti
Temas Gerektirmeyen Kuvvetler: Temas gerektirmeyen kuvvetler, temas olmaksızın etkisini gösterebilen kuvvetlerdir. Örneğin: mıknatısın demir tozlarını çekmesi temas gerektirmeyen bir kuvvettir. Temas gerektirmeyen kuvvetler:
- Kütle çekim kuvveti
- Elektriksel kuvvet
- Atom çekirdeğindeki nükleer kuvvet
Doğada bulunan dört temel kuvvet:
- Zayıf nükleer kuvvet
- Elektromanyetik kuvvet
- Kütle çekim kuvveti.
- Güçlü nükleer kuvvet
Dengelenmiş ve Dengelenmemiş Kuvvetler;
Dengelenmiş kuvvet: Net bir kuvvetin sıfır olduğu hale dengelenmiş kuvvet denilmektedir.
Dengelenmemiş kuvvet: Bir cisim üzerinde etki yaratan kuvvetlerin bileşkesi diğer tabiri ile net kuvvet sıfırdan farklı durumda ise cisim net kuvvet yönünde hareket eder. Bu kuvvetlere ise dengelenmemiş kuvvetler denilmektedir.
Kuvvet ile alakalı olarak en çok merak edilen konulardan bir diğeri ise kuvvet birimi olmaktadır. Bu bakımdan kuvvet birimi oldukça fazla insanın merak ettiği ve üzerinde araştırma yaptığı bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır.
Kuvvet iki cisim yahut sistem arasındaki etkileşimdir. En geniş anlamıyla cisimlerin birbirini çekmesi veya itmesidir. Dinamometre ile ölçülen kuvvet vektörel bir büyüklüktür. Bu sebeple hem şiddeti hem yönü var olup "F" simgesiyle gösterilmektedir ve birimi ise Newton yani "N"dur.
Kuvvet birimi Newton olan kuvvet, Kısaca "N" olarak gösterilmektedir. Kuvvet terimi, fizik bilimine sunmuş olduğu önemli katkılar sebebi ile bir İngiliz bilim insanı olan Isaac Newton'un adı ile anılmaktadır.
Ağırlığı (kütlesi)1 kg olan bir cismin hızını, saniyede 1 m/s arttırmak amacıyla o cisme uygulanması gerekli olan kuvvet miktarı olarak tanımlanmaktadır.
Kuvvet nedir?
Duran bir cismi harekete geçiren, hareket halindeki cismi durduran, cismin doğrultusunu, yönünü, şeklini ve hızını değiştirebilen her türlü etkiye kuvvet denir. Kuvvet gözle görülemez, kuvvetin sadece etkileri gözlenip ölçülebilir.
Her büyüklüğün ölçülmesi için bir yöntem vardır. Sıcaklığı termometre ile ölçeriz. Uzunluğu metre ile zamanı saatle ölçeriz. Peki, kuvveti hangi alet ile ölçeriz? Kuvveti dinamometre ile ölçeriz. Dinamometrenin yapısında esnek ve sarmal şekilde bir yay bulunur. Ucuna ne kadar çok kuvvet uygularsak yay o kadar çok gerilir. Yay üzerinde ibre vardır ve kuvvet uygulandığında ibre hareket ederek, dinamometre üzerinde bir değer gösterir. Böylece uygulanan kuvveti bulmuş oluruz.
Ancak, dinamometrede uygulanacak kuvvet en fazla kaçı gösteriyorsa o kuvvetin üzerine çıkılmaz. Çıkıldığı zaman yay çok esner ve dinamometre bozulur. Kullandığımız dinamometre amacımıza uygun olmalıdır. Bu nedenle farklı değerlerde kuvvetleri ölçebilen dinamometreler vardır. Ölçülecek kuvvetin büyüklüğü arttıkça kullanılan yayın da kalınlaşması gerekir. Dinamometre ile hassas ölçümler yapabilmek için dinamometrenin değer aralığının çok küçük değerleri ölçebilecek kadar küçük olması gerekir.
Kuvvet nasıl gösterilir?
Şekil 1deki dinamometre 10Na kadar olan büyüklükteki kuvvetleri ölçebilirken; şekil 2deki dinamometre 50Na kadar olan büyüklükteki kuvvetleri ölçebilir. Şekil 2deki dinamometre daha büyük kuvvetleri ölçebilir ancak şekil 1deki dinamometre daha hassas ölçüm yapabilir. Yani değer aralığı küçüldükçe dinamometre daha hassas ölçüm yapabilir deriz.
Uygulanan kuvvetin ne kadar büyük olduğunu ölçmemizi imkan tanıyan dinamometrenin birçok farklı özelliği bulunmaktadır.
Fizikte temel anlamda iki büyüklük vardır.
Kuvvet Birimleri Nelerdir?
SI CGS
Kuvvet → F→ Newton 221927 → Dyn
Kuvvet Çeşitleri Nelerdir?
Temas Gerektiren Kuvvetler
Temas Gerektirmeyen Kuvvetler
Kuvvetin Özellikleri Nelerdir?
Kuvvet ile gösterilir ve vektörel büyüklüktür. Kuvvet gözle görülemez, kuvvetin sadece etkileri gözlenip ölçülebilir. Kuvvet, yönlü doğru parçaları ile (ok işareti ile) gösterilir. Kuvveti göstermek için kullanılan okun yönü, kuvvetin yönünü, büyüklüğü ise kuvvetin büyüklüğünü gösterir.
Kuvvetin gösterilebilmesi için 4 elemanının bilinmesi gerekir. Bunlar;
Kuvvet iki cisim ya da sistem arasındaki etkileşimdir. En genel anlamda cisimlerin birbirini çekmesi ya da itmesidir. Dinamometre ile ölçülür. Vektörel bir büyüklüktür hem şiddeti hem yönü vardır. \vec{F} simgesiyle gösterilir ve birimi Newton (N)dur.
Kuvvetin kendisini göremeyiz ama etkilerini görürüz:
Aşağıdaki videoda kuvvet ve etkileri kısaca örneklerle anlatılıyor.
Adından da anlaşılacağı gibi eğer iki cisim temas ederken birbirlerine etki ediyorlarsa, uyguladıkları temas gerektiren kuvvettir. Günlük yaşamımızda temas gerektiren kuvvetleri itme ya da çekme olarak görürüz. Örneğin:
İki cismin birbirine dokunmadan uzaktan etkileşmesine temas gerektirmeyen ya da alan kuvveti denir. Örneğin:
Bu videoda da temas gerektiren ve gerektirmeyen kuvvetler örneklerle açıklanıyor:
Her ne kadar kuvvetleri temas gerektiren ve gerektirmeyen diye ikiye ayırdıysak da aslında doğada keşfedilen toplam dört tane temel kuvvet vardır. Bunların tamamı alan kuvvetidir, temas gerektirmez.
Kütle çekim ya da yer çekimi kuvveti, cisimlerin kütle özelliğinin etkileşmesidir.
Şekilde kütleleri M1 ve M2 olan iki gezegen gösteriliyor, gezegenlerin arasındaki mesafe de r. Kütle çekim kuvvetinin matematiksel ifadesi şöyledir:
\vec{F}_{kutle \space cekim} = G\frac{{M}_{1}{M}_{2}}{r^2}G kütle çekim sabitidir, değişmeyen bir değerdir.
Elektromanyetik kuvvet elektrik ve manyetik kuvvetin birleştirilmiş halidir. Elektrik kuvveti cisimlerin yük özelliğinden dolayı birbirlerini itmelerini ya da çekmelerini sağlar. Atomları ve molekülleri bir arada tutan protonlar ve elektronlar arasındaki elektrik kuvvetidir. Elektrik kuvvetinin şiddeti kütle çekim kuvvetinden çok daha büyüktür. Tıpkı kütle çekimde olduğu gibi elektrik kuvvetinde de etki alanı sonsuzdur. İki yük birbirinden ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar hep bir elektrik kuvveti oluşur. Manyetik kuvvet hareket eden yüklü cisimlerin birbirine uyguladığı kuvvettir.
Atomun çekirdeğinde protonlar ve nötronlar vardır ve aralarındaki mesafe çok kısadır. Elektik kuvveti çok şiddetli olduğu için protonların birbirini itmesi ve o kadar yakında asla bulunamaması gerekirdi, ama bulunuyorlar. Çünkü elektrik kuvvetinden daha şiddetli olan güçlü çekirdek kuvveti protonları bir arada tutuyor. Dört temel kuvvet arasındaki en şiddetlisi güçlü çekirdek kuvvetidir, ama etki alanı çok kısadır, yalnızca çekirdek boyutlarındadır.
Atom çekirdeğinde yalnızca proton ve nötronların bulunduğunu biliyoruz. Ama radyoaktif maddelerden elektronlar ve pozitronlar yayılabiliyor. Atom çekirdeğinde var olmayan elektron nasıl çekirdekten çıkabiliyor? Atom çekirdeğinin kararsız olmasına yol açan, proton ve nötronların başka parçacıklara dönüşebilmesini sağlayan zayıf çekirdek kuvvetidir. Etki alanı güçlü çekirdek kuvvetinde olduğu gibi çok kısadır, yalnızca çekirdek çapı kadardır. Şiddeti kütle çekimden fazladır, ama diğer iki temel kuvvetten azdır.
Şiddetine göre:
Güçlü çekirdek > Elektromanyetik > Zayıf çekirdek > Kütle çekim
Etki alanına (menziline) göre:
Kütle çekim = Elektromanyetik > Güçlü çekirdek = Zayıf çekirdek
Kuvvet kavramını örneklerle açıklar.