Kuvvetin Ölçülmesi

Duran bir cismi hareket ettiren, hareket hâlindeki bir cismin hızını artıran, cismi yavaşlatan ya da durduran, cismin şeklini değiştirebilen etkiye kuvvet denir.

Kuvvet, basit bir şekilde itme ya da çekme olarak da tanımlanabilir.
Potaya topu atarken, musluğu açıp kapatırken, alışveriş arabasını iterken kuvvet uygularız.
Kuvvetin etkilerini hayatımızda birçok alanda hissederiz.

• Birimi Newton (N)’dur.
• Dinamometre ile ölçülür.

Üzerine kuvvet uygulandığında şekli değişen, kuvvet kaldırıldığında eski haline dönebilen maddelere esnek madde denir. Sünger, lastik, yay gibi maddeler esnektir.

Esnek maddeler, günlük yaşantımızda birçok araç gerecin yapımında kullanılır.

ISAAC NEWTON (Ayzek Nivtın) (1642 – 1727)

İngiliz bilim insanı Isaac Newton (Ayzek Nivtın) fizik, astronomi, matematik, kimya, biyoloji gibi bilim dallarında çalışmalar yapmıştır. Dünyadaki ve gökyüzündeki cisimlerin hareketlerini incelemiştir. Kütle, kuvvet gibi kavramları açıklamıştır. Yer çekimini bulmuştur.

Dinamometre

– Dinamometre, kuvvetin büyüklüğünü ölçmek için kullanılan araçtır.
– Yayların esnekliğinden yararlanılarak yapılmıştır.
– Dinamometreye uygulanan kuvvetin büyüklüğüne bağlı olarak dinamometrenin içindeki yay uzar. Yaya bağlı olan gösterge, uygulanan kuvvetin büyüklüğünü gösterir.
– Teknolojinin gelişmesiyle birlikte farklı tip dinamometreler üretilmiştir.

Aşağıda bazı dinamometre çeşitlerinin resimleri verilmiştir.

Dinamometre yayının uzama miktarının bağlı olduğu faktörler şöyle sıralanabilir:

• Dinamometreye etki eden kuvvetin büyüklüğü
• Dinamometre içindeki yayın cinsi
• Dinamometre içindeki yayın kalınlığı

Hassas ölçüm yapabilecek bir dinamometrenin özellikleri şöyledir:

• Dinamometrede kullanılan yay ince olmalıdır.
• Dinamometre dar aralıklarla ölçeklendirilmelidir.
•  Dinamometre yayının yapıldığı maddenin cinsine dikkat edilmeli, esnekliği fazla olan bir madde seçilmelidir.

Bir dinamometre, içindeki yaya bağlı olarak ancak belli büyüklükteki kuvvetleri ölçebilir. Çünkü dinamometrenin içinde kullanılan yayın esnekliğinin bir sınırı vardır. Dinamometreler yapılırken dinamometrenin ölçeceği kuvvet değerine göre içinde kullanılacak yaya karar verilir.

Sürtünme Kuvveti

Sürtünme, birbiriyle temas eden yüzeyler arasında oluşan bir kuvvettir. Cisimlerin hareketini engelleyen, hızını azaltan veya cisimleri durdurabilen etkiye sürtünme denir.

Sürtünme kuvveti cismin hızının azalmasına, cismin daha az yol almasına veya durmasına sebep olur.

Sürtünme kuvvetinin etkileri bazen hayatımızı zorlaştırırken bazen de kolaylaştırır.

Cisimlerin bıraktığımız yerde durmasını, yolda kaymadan yürümemizi sağlayan etki de sürtünmedir.

Yazı yazabilmemiz, yazıyı silmemiz yine sürtünme etkisiyle gerçekleşir.

Temas eden yüzeyler arasında oluşabildiği gibi hava ve su ortamında da varlıklara etki eden sürtünme kuvvetleri vardır.

Hava ortamındaki cisimleri yavaşlatan etkiye hava direnci denir. Yüksekten bırakılan bir kuş tüyünün yere yavaş yavaş inmesi hava direnci sayesinde gerçekleşir. Paraşütünü açan sporcu hava direncinden yararlanarak güvenle yere iner.

Suyun içindeki maddelerin hareketini engelleyen etkiye de su direnci denir. Sahilde hızlı koşabiliyorken denizin içine girdiğimizde zorlanırız. Bunun sebebi su direncidir. Palet kullanarak daha iyi yüzebilmemiz sırasında su direncinden yararlanırız.

Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü her zaman aynı değildir.

Sürtünme kuvvetinin büyüklüğünün bağlı olduğu faktörler şöyledir:

• Yüzeyin cinsi
• Cismin ağırlığı ve kütlesi
• Yüzeyin pürüzlü ya da düzgün olması

Özdeş cisimlerin kullanıldığı aşağıdaki düzeneklerde cisimleri hareket ettirebilecek en küçük kuvvetler uygulanıyor. Düzenekleri inceleyerek sürtünme kuvvetinin bağlı olduğu özellikleri gözlemleyelim:

Sürtünme Kuvvetinin Hayatımızdaki Yeri

• Sürtünme kuvveti günlük hayatta bazı durumlarda işimizi kolaylaştırırken bazı durumlarda zorlaştırır.
• Sürtünmenin etkilerinden bazılarını şöyle sıralayabiliriz:
• Yolda yürüyebilmemizi sağlar.
• Cisimleri tutmamızı ve durdurmamızı sağlar.
• Cisimlerin hareket etmeye başlaması için sürtünme gereklidir.
• Frenine basılan bisikletin, otomobilin durmasını sağlar.
•  Yazı yazabilmemizi ve yazıyı silmemizi sağlar.
• Yüzeylerin aşınmasına sebep olur.
• Ayakkabılarımızın tabanlarının eskimesine neden olur.
• Sürtünen yüzeylerin ısınmasına sebep olur.
• Günlük yaşantımızda sürtünmenin bazı durumlarda çok, bazı durumlarda ise az olmasını isteriz.

Havanın Sürtünme Kuvveti

Hava ortamında hareket eden cisimlerle hava arasında sürtünme kuvveti oluşur. Havanın cisimlere uyguladığı sürtünme kuvvetine hava direnci denir.

Salıncakta sallanan bir çocuğun bir süre sonra yavaşlayıp durmasının sebebi hava direncidir.

Hava direnci de bir sürtünme kuvveti olduğu için cisimlerin hareketine ters yöndedir.

Cisimlerin hava ile temas eden yüzeyi ne kadar genişse hava direnci o kadar fazladır.

Paraşütlerin yüzeyinin geniş olmasının sebebi hava direncini artırmak ve paraşütçünün yere güvenli inmesini sağlamaktır.

Kuşların, hızlı koşan hayvanların vücut şekilleri, bisiklet yarışçılarının aldıkları pozisyon, kara ve hava taşıtlarının şekilleri hava direncini azaltacak şekildedir.

HEZARFEN AHMET ÇELEBİ (1609 – 1640)

Yapay kanatlar takarak uçabilen ilk insan olarak tanınır. Kuşların kanat yapılarını taklit ederek yaptığı yapay kanatları ile Galata Kulesi’nden Üsküdar’a yaklaşık 3500 metre uçmuştur.

Suyun Sürtünme Kuvveti

Suyun cisimlere uyguladığı sürtünme kuvvetine suyun sürtünme kuvveti veya su direnci denir. Su direnci, suyun içinde hareket eden cisimlerin hareketini zorlaştırır.

Cisimlerin suyla temas eden yüzey büyük nün artması su direncini artırır.

Dalgıçların kullandıkları kıyafetler su direncini azaltacak şekilde tasarlanmıştır. Paletler ise su direncini artırarak daha iyi yüzmelerini sağlar.

Suda yaşayan canlıların vücutları su direncinden en az etkilenecek şekildedir.

Gemilerin ön kısımlarının “V“ şeklinde olması su direncini azaltmak için yapılan bir uygulamadır.