AYT Fizik Newton’un Hareket Yasaları Konu Anlatımı

Newton’un Hareket Yasaları

Newton’un Hareket Yasaları, kuvvet ile hareket arasındaki ilişkiyi açıklayan temel fizik konularındandır. AYT Fizik’te net kuvvet, eylemsizlik, kütle, ivme, etki-tepki, sürtünme, ip gerilmesi, eğik düzlem ve bağlı cisim sistemleri bu yasalar üzerinden incelenir.

Bu konunun sonunda bir öğrencinin:

• kuvvet ve net kuvvet kavramlarını açıklayabilmesi,
• serbest cisim diyagramı çizebilmesi,
• Newton’un birinci hareket yasasını uygulayabilmesi,
• Newton’un ikinci hareket yasasını kullanabilmesi,
• Newton’un üçüncü hareket yasasını yorumlayabilmesi,
• dengelenmiş ve dengelenmemiş kuvvetleri ayırt edebilmesi,
• ağırlık ve normal kuvvetini doğru gösterebilmesi,
• statik ve kinetik sürtünme kuvvetini hesaplayabilmesi,
• yatay ve eğik düzlem sorularını çözebilmesi,
• ip gerilmesi ve bağlı cisim sistemlerini yorumlayabilmesi,
• asansör problemlerinde görünen ağırlığı hesaplayabilmesi,
• birden fazla cisimden oluşan sistemlerde ortak ivmeyi bulabilmesi

gerekir.

Kuvvet

Bir cismin:

• hareket durumunu,
• hızını,
• yönünü,
• şeklini

değiştirebilen etkiye kuvvet denir.

Kuvvet vektörel bir büyüklüktür.

SI birimi:

**Newton (N)**

dur.

Net Kuvvet

Bir cisme etki eden bütün kuvvetlerin vektörel toplamına net kuvvet denir.

**Fnet = ΣF**

Net kuvvet cismin ivmesini belirler.

Serbest Cisim Diyagramı

Bir cisme etki eden bütün dış kuvvetlerin ayrı ayrı gösterildiği şemaya serbest cisim diyagramı denir.

Yaygın kuvvetler:

• ağırlık,
• normal kuvveti,
• sürtünme kuvveti,
• gerilme kuvveti,
• dışarıdan uygulanan kuvvet.

Newton’un Birinci Hareket Yasası

Bir cisme etki eden net kuvvet sıfırsa cismin hareket durumu değişmez.

Cisim:

• duruyorsa durmaya devam eder,
• sabit hızla hareket ediyorsa sabit hızla hareket etmeye devam eder.

Bu yasaya eylemsizlik yasası da denir.

Eylemsizlik

Cismin hareket durumunu koruma eğilimidir.

Eylemsizlik kütleyle ilişkilidir.

Kütle arttıkça eylemsizlik artar.

Newton’un İkinci Hareket Yasası

Bir cismin ivmesi net kuvvetle doğru, kütleyle ters orantılıdır.

**ΣF = m·a**

Buradan:

**a = ΣF / m**

Net Kuvvet ve İvme Yönü

İvmenin yönü net kuvvetin yönüyle aynıdır.

Kütlenin Etkisi

Aynı net kuvvet uygulanan iki cisimden kütlesi küçük olanın ivmesi daha büyüktür.

Aynı ivmeyi oluşturmak için kütlesi büyük cisme daha büyük net kuvvet gerekir.

Newton’un Üçüncü Hareket Yasası

Bir cisim başka bir cisme kuvvet uyguladığında ikinci cisim de birinci cisme:

• eşit büyüklükte,
• zıt yönde

bir kuvvet uygular.

Bu kuvvet çiftine etki-tepki kuvvetleri denir.

Ağırlık

Dünya’nın cisme uyguladığı kütle çekim kuvvetidir.

**G = m·g**

Ağırlık vektöreldir ve Dünya merkezine doğrudur.

Kütle ise skaler ve bulunduğu yere bağlı değildir.

Normal Kuvveti

Bir yüzeyin cisme yüzeye dik doğrultuda uyguladığı kuvvettir.

Normal kuvveti her zaman ağırlığa eşit değildir.

Yatay düzlemde başka düşey kuvvet yoksa:

**N = mg**

olabilir.

Yatay Düzlemde Hareket

Yatay düzlemde cisme yatay doğrultuda F kuvveti uygulanıyorsa ve sürtünme yoksa:

**F = m·a**

Düşey yönde denge varsa:

**N = mg**

Sürtünme Kuvveti

Temas eden yüzeyler arasında harekete veya hareket eğilimine karşı oluşan kuvvettir.

Sürtünme kuvvetinin yönü:

• harekete,
• ya da hareket eğilimine

zıttır.

Statik Sürtünme

Cisim henüz kaymıyorsa statik sürtünme vardır.

Statik sürtünme kuvveti gerektiği kadar değer alır fakat bir maksimum değeri vardır:

**fs ≤ μs N**

Maksimum statik sürtünme:

**fs,max = μs N**

Kinetik Sürtünme

Cisim yüzey üzerinde kayıyorsa:

**fk = μk N**

bağıntısı kullanılır.

Kinetik sürtünme hareket yönüne zıttır.

Sürtünmeli Yatay Düzlem

Yatay doğrultuda:

**Fnet = Fuygulanan - fsürtünme**

sonra:

**Fnet = ma**

kullanılır.

Eğik Düzlemde Ağırlığın Bileşenleri

Eğim açısı θ olan düzlemde ağırlık:

Düzleme paralel:

**mg sinθ**

Düzleme dik:

**mg cosθ**

bileşenlerine ayrılır.

Eğik Düzlemde Normal Kuvvet

Başka dik kuvvet yoksa:

**N = mg cosθ**

olur.

Sürtünme varsa:

**f = μN**

bağıntısında bu normal kuvvet kullanılır.

Sürtünmesiz Eğik Düzlem

Cisim serbest bırakıldığında düzlem boyunca ivme:

**a = g sinθ**

olur.

Kütle sadeleştiği için aynı eğimde farklı kütleli cisimlerin ivmesi aynıdır.

İp Gerilmesi

İdeal ipte:

• ipin kütlesi ihmal edilir,
• ip esnemez,
• aynı ip boyunca gerilme büyüklüğü aynıdır.

Gerilme kuvveti cismi ip doğrultusunda çeker.

Bağlı Cisimler

Aynı ideal iple bağlı cisimler ip gerginse aynı büyüklükte ivmeyle hareket eder.

Sistemin tamamına bakıldığında iç kuvvet olan gerilme kuvvetleri sadeleşebilir.

Yatay Düzlemde İki Bağlı Cisim

Sürtünmesiz düzlemde m₁ ve m₂ kütleleri F kuvvetiyle çekiliyorsa:

**a = F / (m₁ + m₂)**

İp gerilmesi tek cisim için Newton ikinci yasasıyla bulunabilir.

Atwood Düzeneği

Sürtünmesiz makara ve ideal ipte iki asılı kütle m₁ ve m₂ olsun.

m₂ > m₁ ise sistem ivmesi:

**a = (m₂-m₁)g / (m₁+m₂)**

şeklindedir.

Asansörde Görünen Ağırlık

Tartının gösterdiği değer normal kuvvetidir.

Asansör yukarı doğru ivmeleniyorsa:

**N = m(g+a)**

Aşağı doğru ivmeleniyorsa:

**N = m(g-a)**

Sabit hızla gidiyorsa:

**N = mg**

Serbest düşmede:

**N = 0**

İtme ve Çekme Açısıyla Normal Kuvvet

Bir cisim yatay düzlemde yukarı bileşenli bir kuvvetle çekilirse normal kuvvet azalabilir.

Aşağı bileşenli kuvvetle itilirse normal kuvvet artabilir.

Bu durum sürtünme kuvvetini de değiştirir.

Denge

Bir cismin doğrusal dengede olması için:

**ΣF = 0**

olmalıdır.

Bu durumda ivme sıfırdır.

Cisim durabilir veya sabit hızla hareket edebilir.

Etki-Tepki ve Denge Kuvvetleri

Dengeleyen kuvvetler:

• aynı cisme etki eder.

Etki-tepki kuvvetleri:

• farklı cisimlere etki eder.

Sık Karıştırılan Noktalar

1. Net kuvvet sıfırsa hız değil ivme sıfırdır.
2. Eylemsizlik kütleyle artar.
3. İvmenin yönü net kuvvetin yönüdür.
4. Etki-tepki kuvvetleri farklı cisimlere etki eder.
5. Etki-tepki kuvvetleri birbirini yok etmez.
6. Ağırlık mg’dir.
7. Normal kuvvet her zaman mg değildir.
8. Statik sürtünme her zaman μsN değildir.
9. Kinetik sürtünme kayma sırasında μkN’dir.
10. Sürtünme hareket veya hareket eğilimine zıttır.
11. Eğik düzlem paralel bileşeni mg sinθ’dir.
12. Eğik düzlem dik bileşeni mg cosθ’dir.
13. İdeal ipin gerilmesi aynı ip boyunca aynıdır.
14. Aynı iple bağlı cisimlerin ivme büyüklükleri aynıdır.
15. Asansörde tartı normal kuvvetini gösterir.
16. Serbest düşmede görünen ağırlık sıfır olabilir.

Soru Çözerken Kullanılabilecek Yaklaşım

1. İncelenen cismi veya sistemi belirle.
2. Serbest cisim diyagramını çiz.
3. Pozitif yönü seç.
4. Kuvvetleri eksenlere ayır.
5. Her eksen için ΣF=ma yaz.
6. Denge varsa ilgili eksende ivmeyi sıfır al.
7. Sürtünme türünü belirle.
8. Statik sürtünmede doğrudan μsN kullanmadan önce sınır durumda olup olmadığını kontrol et.
9. Bağlı sistemlerde önce bütün sistemi kullanarak ivmeyi bulmayı dene.
10. Sonra tek cisim için gerilmeyi hesapla.
11. Eğik düzlemde ağırlığı paralel ve dik bileşenlere ayır.
12. Asansör sorularında tartı değerini N olarak yorumla.

Konu Özeti

• Net kuvvet bütün kuvvetlerin vektörel toplamıdır.
• Newton 1: net kuvvet sıfırsa hareket durumu değişmez.
• Newton 2: ΣF=ma.
• Newton 3: etki ve tepki eşit büyüklükte, zıt yönde ve farklı cisimler üzerindedir.
• Ağırlık mg’dir.
• Normal kuvvet yüzeye diktir.
• Statik sürtünme maksimum μsN’ye kadar değer alabilir.
• Kinetik sürtünme μkN’dir.
• Eğik düzlemde paralel bileşen mg sinθ, dik bileşen mg cosθ’dir.
• İdeal ip boyunca gerilme aynıdır.
• Bağlı cisimlerin ivmeleri uygun bağ koşulunda aynıdır.
• Asansörde görünen ağırlık normal kuvvetidir.
• Denge durumunda net kuvvet ve ivme sıfırdır.