Düzgün Çembersel Hareket Hocalara geldik

Bir cismin düzgün çembersel hareket yapabilmesi için cisme, yönü sürekli merkeze doğru ve büyüklüğü değişmeyen bir kuvvet uygulanmalıdır. O merkezli çembersel bir yörüngede dolanan cisim, yörüngesi üzerindeki K ve L noktalarından geçerken cisme etki eden F büyüklüğündeki kuvvetin gösterimi Şekil 1.1’deki gibidir. Belirli zaman aralıklarında kendini tekrarlayan hareketlere periyodik hareket denir. Dönme, titreşim veya düzgün çembersel hareket yapan cisimlerin hareketleri de periyodik harekete örnek olarak verilebilir. Düzgün çembersel hareketin kavramları aşağıda verilmiştir.

Periyot (T): Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin yörünge üzerinde bir tam tur dönebilmesi için geçen süreye periyot denir. Periyot T sembolüyle gösterilir, skaler bir büyüklüktür. SI (Uluslararası Birim Sistemi)’da birimi saniyedir (s).

Frekans (f): Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin birim zamandaki (1 saniye) tur sayısına frekans denir. Frekans f sembolüyle gösterilir, skaler bir büyüklüktür. SI’da birimi Hertz’dir (Hz). s-1 ile de ifade edilir.

Doğrusal bir yolda sabit j büyüklüğünde hızla hareket eden cismin t sürede aldığı yol x = j $ t ifadesiyle bulunur. Düzgün çembersel hareket yapan cisim bir periyotluk sürede r yarıçaplı çemberin çevresi kadar yol alır. Aldığı yol x = 2π $r olur. Bu durumda 2π $r = j $ T olur. Buradan j çekilirse çembersel harekette çizgisel hızın büyüklüğünü veren j = T 2r $ r bağıntısı elde edilir. T = f 1 ifadesi, bulunan hız bağıntısında yerine yazılırsa çizgisel hızın frekansa bağlı ifadesi j = 2π $r$ f olarak bulunur. Cismin herhangi bir andaki konumuna hareketin merkezinden çizilen vektöre yarıçap vektörü denir. Yarıçap vektörü r sembolüyle gösterilir. Düzgün çembersel harekette konum vektörü yarıçap vektörüdür (Şekil 1.2).

Açısal Hız: Düzgün çembersel hareket yapan cismin yarıçap vektörünün birim zamanda taradığı açının radyan cinsinden değerine açısal hız denir.

Merkezcil İvme: Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin hareketi sırasında hızının büyüklüğü değişmezken yönü sürekli değişir. Bu hız değişiminden kaynaklanan ve yönü daima hareketin yörünge merkezine doğru olan ivmeye merkezcil ivme denir.

Düzgün Çembersel Hareket Yapan Cisimlerin Hareketi

Lunaparklardaki eğlence treninin çembersel bir yörünge izlemesi, Dünya çevresinde Ay ve yapay uyduların yörüngelerinde dolanımına devam etmesi, yatay yolda virajı dönen bir aracın virajı güvenle dönebilmesi gibi olayların nedeni merkezcil kuvvettir (Görsel 1.3: a, b, c).

Merkezcil kuvvet yeni bir kuvvet çeşidi değildir. Merkezcil kuvvet, çembersel yörüngede hareket eden cisme, hareketin merkezine doğru etki eden ve hız vektörüne dik olan net kuvvetin adıdır.