Newton Eylemsizlik Yasası

newton eylemsizlik yasası

kaynağı değiştir]

Yaktığı yakıtı püskürterek yol alan ve bir roket gibi değişken kütleli sistemler, kapalı sistem değildirler. Bu tip sistemleri incelerken ikinci yasadaki kütleyi doğrudan zamanın bir fonksiyonu olarak alamayız. Bunun nedeni, Kleppner ve Kolenkow'un An Introduction to Mechanics (Mekaniğe giriş) kitabında ve diğer modern metinlerde verildiği üzere, Newton'ın ikinci yasasının temel olarak noktasal parçacıklara uygulanabilmesidir. Klasik mekanikte parçacıklar, tanımları gereği sabit kütleye sahiptirler. İyi tanımlanmış parçacık sistemleri için Newton yasaları, sistemde bulunan tüm parçacıklar üzerinden toplam alınarak genişletilebilir:

$\mathbf {F} _{\mathrm {net} }=M\mathbf {a} _{\mathrm {km} }$

Burada F_net sistem üzerindeki toplam dış kuvvet, M sistemin toplam kütlesi ve a_km sistemin kütle merkezinin ivmelenmesidir.

Bir roket, su sızdıran bir kova veya ucu salınan şişirilmiş bir balon gibi değişken kütleli sistemleri parçacık sistemleri olarak ele alıp işlem yapmak genellikle çok zordur, bu nedenle bu tip sistemler için Newton'ın ikinci yasası doğrudan uygulanamaz. Bunun yerine m kütlesi zamanla artan veya azalan bir cismin genel hareket denklemi, ikinci yasanın, sisteme giren veya sistemden ayrılan kütle tarafından taşınan momentumu ifade eden bir terimin eklenerek yeniden düzenlenmesiyle elde edilir:

$\mathbf {F} +\mathbf {u} {\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}=m{\mathrm {d} \mathbf {v} \over \mathrm {d} t}$

Burada u sistemden kaçan veya sisteme giren kütlenin, sistemin kütle merkezine göre hızıdır. Kimi standartlara göre, denklemin sağ tarafında "tepki" (İng. thrust) olarak adlandırılan u dm/dt ifadesi, kuvvet (değişen kütle nedeniyle cisim üzerine uygulanan kuvvet, roket egzozu gibi) olarak tanımlanır ve F niceliğine dahil edilir. İvmenin tanımının da yerine koyulması ile eşitlik,

$\mathbf {F} =m\mathbf {a} .$

halini alır.

Görelilik[değiştir kaynağı değiştir]

Özel göreliliği göz önüne alarak, bileşke kuvvet yasası ivme cinsinden aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

${\begin{aligned}\mathbf {F} &={\frac {\mathrm {d} \mathbf {p} }{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d} (m\mathbf {v} )}{\mathrm {d} t}}\\&=m{\frac {\mathrm {d} \mathbf {v} }{\mathrm {d} t}}+{\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}\mathbf {v} \\&=m{\frac {\mathrm {d} \mathbf {v} }{\mathrm {d} t}}+{\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\mathrm {d} E}{\mathrm {d} t}}\mathbf {v} \\&=m{\frac {\mathrm {d} \mathbf {v} }{\mathrm {d} t}}+{\frac {\mathbf {F} \cdot \mathbf {v} }{c^{2}}}\mathbf {v} \end{aligned}}$

Bu eşitliğin elde edilmesinde enerjinin meşhur $E=mc^{2}$ ifadesi kullanılmıştır. ( $dm/dt=(1/c^{2})dE/dt$ ) Dikkat edilmesi gereken nokta bu eşitliğin yaklaşık bir eşitlik olduğudur. (Bir cismin toplam enerjisi $E=\gamma mc^{2}$ olarak ifade edilir. $\gamma$ Lorentz faktörü olup ışık hızından çok daha yavaş hareket eden cisimler için yaklaşık olarak birdir.) Aşağıdaki eşitlik bir kuvvet tarafından birim zamanda yapılan işi ifade eder:

${\frac {\mathrm {d} E}{\mathrm {d} t}}=\mathbf {F} \cdot \mathbf {v}$

Burada F·v, vektörel skaler çarpımdır.

Bu denklem genişletilmiş bir kuvvet yasası için tekrar düzenlenebilir:

$m{\frac {\mathrm {d} \mathbf {v} }{\mathrm {d} t}}=\mathbf {F} -{\frac {\mathbf {F} \cdot \mathbf {v} }{c^{2}}}\mathbf {v} {\text{,}}$

Bu eşitlik momentum değişiminin kuvvet doğrultusunda olmasına rağmen, bir kütlenin ivmesinin genel olarak kuvvetin doğrultusunda olmadığını göstermektedir. Buna rağmen eğer hareket eden bir cismin hızı ışık hızından çok düşükse, yukarıdaki eşitlik bilindik F=ma eşitliğine dönüşür.

Açık sistemler[değiştir kaynağı değiştir]

İtme terimi ikinci yasa ile yakından ilişkilidir ve tarihsel olarak yasanın orijinal anlamına daha yakındır. İtme aşağıdaki gibi tanımlanmaktadır:

Bir itme, bir F kuvvetinin Δt zaman aralığı boyunca etkimesi sonucu oluşur ve $\int _{\Delta t}\mathbf {F} \,\mathrm {d} t$ ifadesi ile gösterilir.

Newton tarafından "İtme" kavramı hareket ettirici kuvvet olarak, "Momentum" kavramı ise hareket olarak ifade edilmiştir. Sonuç olarak ikinci yasanın tarihsel yaklaşım ile itme ve momentum değişimi arasındaki ilişkiyi böyle açıkladığı söylenebilir. Dolayısıyla ikinci yasa orijinaline uygun şekilde matematiksel olarak sonlu farklar şeklinde ifade edilebilir:

$\mathbf {I} =\Delta \mathbf {p} =m\Delta \mathbf {v}$

Burada I itme, Δp momentumdaki değişim, m kütle ve Δv hızdaki değişimdir.

Çarpışmaların analizinde itme kavramı kullanılmaktadır.

Değişken kütleli sistemler[değiştir
Newton kanunları nelerdir? Newton'un hareket yasaları konu anlatımı
Güncelleme Tarihi:
Oluşturulma Tarihi: Ekim 01, 2021 05:26
LinkedinFlipboardE-postaLinki KopyalaYazı Tipi
Isaac Newton, gelmiş geçmiş en büyük bilim adamıydı. Ünlü doğa filozofu, Lincolnshire'daki Woolsthorpe Malikanesi'nde doğdu. Modern zamanların en büyük düşünürlerinden biriydi. 1666'da bir elmanın düşmesi, onun en büyük keşfine yol açtı. Yerçekimini buldu ve Newton'un Hareket Kanunları ortaya çıktı. Peki, Newton'un Hareket Kanunları nedir? İşte, merak edilen tüm detaylar.
Haberin Devamı
Hareket yasaları, vücuda kuvvet uygulandığında bir nesnenin hareketinin net resmini gösterebilir. Dahası, yerçekimi kavramı ve evrensel yerçekimi yasası, fiziğe yeni boyutlar kazandırmıştır.
Newton Kanunları Nelerdir?
Newton'un hareket yasaları bugün bize açık görünse de, yüzyıllar önce devrimci olarak kabul ediliyorlardı. Üç hareket yasası, nesnelerin hareketsiz dururken, hareket ederken ve kuvvetler üzerlerine etki ettiğinde nasıl davrandıklarını anlamamıza yardımcı olur. Bunlar;
Newton'un 1. Yasası: Duran veya düzgün hareket halindeki bir cismin, üzerine net bir dış kuvvet etki etmedikçe ve olmadıkça hareketsiz veya düzgün hareket halinde olmaya devam edeceğini belirtir.
Newton'un 2. Yasası: Bir cismin net kuvvet tarafından üretilen ivmesinin net kuvvetin büyüklüğü ile doğru orantılı, net kuvvetle aynı yönde ve cismin kütlesi ile ters orantılı olduğunu söyler.
Haberin Devamı
Newton'un 3. Yasası: Her etki için eşit ve zıt bir tepki olduğunu belirtir.
Newton'un Hareket Yasaları Konu Anlatımı
Kuvvet, hareketsiz veya hareket halindeki bir cismin durumunu değiştiren bir çabadır. Bir nesnenin yönünü ve hızını değiştirebilir. Kuvvet aynı zamanda bir cismin şeklini de değiştirebilir. Bir cisme dengeli kuvvetler uygulandığında, cisme etki eden net etkili kuvvet olmayacaktır. Dengelenmiş kuvvetler harekette değişikliğe neden olmaz. Bir cisme etki eden dengesiz kuvvetler cismin hızını ve/veya hareket yönünü değiştirir. Kuvvetin en büyük olduğu yönde hareket eder.
Newton'un Birinci Hareket Yasası
Birinci hareket yasası, herhangi bir şeyin kendi başlarına başlayamayacağı, duramayacağı veya yön değiştiremeyeceği anlamına gelir. Böyle bir değişikliğe neden olmak için dışarıdan bir miktar güç gerekir. Büyük cisimlerin hareket durumlarındaki değişikliklere direnme özelliğine eylemsizlik denir. Newton'un birinci yasası, eylemsizlik yasası olarak da bilinir.
Sürtünme kuvveti
Göreceli harekete karşı çıkan kuvvete sürtünme denir. Temas halindeki yüzeyler arasında ortaya çıkar. Örnek: Bir masayı itmeye çalıştığımızda hareket etmemesi, sürtünme kuvveti ile dengelenmesinden kaynaklanmaktadır.
Eylemsizlik
Haberin Devamı
Temel olarak, tüm nesnelerin hareket veya durgunluk durumundaki değişime direnme eğilimi vardır. Bu eğilim eylemsizlik olarak adlandırılır. Tüm cisimler aynı eylemsizliğe sahip değildir. Eylemsizlik, bir cismin kütlesine bağlıdır. Bir cismin kütlesi, eylemsizliğinin ölçüsüdür.
Newton'un İkinci Hareket Yasası
İkinci hareket yasası, bir dış kuvvet tarafından etkilendiğinde büyük cisme ne olduğunu tanımlar. 2. hareket yasası, cisme etki eden kuvvetin kütlesi ve ivmesinin ürününe eşit olduğunu belirtir.
İtme
Nesneler tarafından üretilen etkiler, kütlelerine ve hızlarına bağlıdır. Bir nesnenin momentumu, kütlesinin ve hızının ürünü olarak tanımlanır. p = mv. Vektör niceliği, yönü ve büyüklüğü vardır.
Haberin Devamı
Bir cismin momentumunun değişim hızı, kuvvet yönünde uygulanan dengesiz kuvvet ile doğru orantılıdır.
Δ stαm ( v - u )t
⇒Δ stα m bir
⇒Fα m bir
⇒F = km
1 m / s 2 ivme ile 1 kg kütle üzerindeki 1 birim kuvvet için, k = 1 değer;
F = ma
Newton'un Üçüncü Hareket Yasası
Üçüncü hareket yasası, başka bir cisme bir kuvvet uyguladığında cisme ne olduğunu açıklar. İki cisim etkileşime girdiğinde, birbirlerine büyüklük olarak eşit ve zıt yönde kuvvet uygularlar.
Eylemsiz ve Eylemsiz Olmayan Çerçeveler;
Eylemsiz olmayan bir referans çerçevesi, Newton'un hareket yasalarının geçerli olmadığı bir referans çerçevesidir. Eylemsiz olmayan bir referans çerçevesi, bir eylemsiz çerçeveye göre ivmelenmekte olan bir referans çerçevesidir. Eylemsiz olmayan bir çerçevede hareketsiz durumdaki bir ivmeölçer, genel olarak sıfırdan farklı bir ivmeyi algılayacaktır. Newton Kanunlarının geçerli olduğu bir referans çerçevesi, eylemsiz bir referans çerçevesi olarak bilinir.