Dinamik:

Kuvvetin cisimlerin hareketleri üzerine etkisini inceler. Newton, hareketin fiziksel büyüklüklerinin kuvvetle nasıl değiştiğini gözlemlemek için üç prensip ortaya atmıştır.

1) Eylemsizlik Yasası:

Bir cismin üzerine etkileyen kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise cisim ya durur ya da hızı varsa o hızla hareketini sürdürür.

2) Dinamiğin Temel Yasası:

Bir cisme etkileyen kuvvetin bileşkesi sıfırdan farklı ise cisim ivmeli hareket eder. Bileşke kuvvetin hareket doğrultusundaki bileşen ile ivmeye oranı cismin eylemsizlik verir. Hareket doğrultusundaki kuvvetin yönü ile ivmenin yönü daime aynı yöndedir.

Örnek: Şekildeki sürtünmesiz düzlemde 10N’luk kuvvet cismi 5m/s² ivme kazandırıyor. Buna göre, cismin kütlesi kaç kg’dır?

A- 1     B-2     C-3      D-4      E-5

Çözüm: Dinamiğin temel bağlantısına göre Cevap B seçeneğidir.

3) Etki – Tepki Yasası

Cisimler oranı etkileşmeden doğan kuvvettir.

Etki kuvvetine karşı oluşan tepki kuvveti birbirine eşit büyüklükte fakat zıt yöndedir.

İp Gerilmesi (T):

İp gerilmesi T, cisme göre yukarı tavana göre aşağı yöndedir. Bazen okla gösterilen ip gerilmesi nokta ile de gösterilebilir.

Cisimler kuvvet etkisinde sürtünmesiz sistemde ise ivmeli hareket eder. İp gerilmesini hesaplayalım.

SÜRTÜNME KUVVETİ (F_S)

Genelde hareketi engelleyen kuvvettir. Kinetik ve statik sürtünme kuvveti olarak iki çeşittir. Sürtünme kuvveti, hareket eden cismin yüzeyi ile cismin bulunduğu yüzey üzerindeki pürüzsüzlükten kaynaklanır. Yüzeye etkiyen kuvvetle doğru uzantılıdır.

Statik Sürtünme Kuvveti

Sürtünmeli yüzeyde duran cisme harekete geçmesini engelleyen kuvvettir. Statik sürtünme kuvveti, uygulanan kuvvet kadar kendini gösterir. Ancak belli bir değerden sonra cisim harekete geçebilmişse o andaki statik sürtünme kuvveti maksimumdur.

Kinetik Sürtünme Kuvveti

Sürtünmeli yüzeyde sabit hızla hareket eden cisme uygulanan kuvvete değerce eşit ve zıt yönlü kuvvettir.

Statik sürtünme kuvvetinin maksimum değeri kinetik sürtünme kuvvetinden daha büyüktür.

Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, sürtünen yüzeylerin alanına bağlı değildir.

Şekil – I’de durmakta olan cisme F kuvveti uygulanıyor. Cisme etkiyen sürtünme kuvvetinin uygulanan kuvvete bağlı grafiği Şekil II’deki gibidir.

0-F aralığında cisim durgundur. Cisme etkiyen kuvvet ile statik sürtünme kuvveti eşit büyüklüktedir. Yani, cisme uygulanan sürtünme kuvveti dengeleyici kuvvettir.

Cisme etkiyen kuvvet F’den büyükse cisim hareket eder. Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü sabittir. Cisim hareket etmeye başladığı andan sonraki hareketine kinetik sürtünme kuvveti diyoruz.

Eğik Düzlem:

i) Eğik düzlem sürtünmesiz ise;

Not: Eğik düzlemde ivme, kütleye bağlı değildir.

EYLEMSİZLİK

Cismin durumunu koruma özelliğine denir.

Eylemsizlik kuvveti:

Bir araba ani fren yaptığında yolcuların öne doğru fırlayışı ya da şoförün gaza bastığında yolcuların koltuğa doğru yaslanmaları bu kuvvet nedeniyledir.

m₂ kütlesine F kuvveti uygulansın,

m₁ ile m₂ arası sürtünmeli olsun:

F kuveti iki cismi a ivmesi kazandırmışsa m₁ ile m₂ arasında sürtünme kuvveti oluşur. Bu kuvvet, m₁ kütlesinin durumunu koruma özelliğinden kaynaklanan eylemsizlik kuvvetinden dolayıdır. Eylemsizlik kuvvetinin değeri sürtünme kuvvetinden küçükse, m₁ kütlesi m₂ ile birlikte hareket eder. Ancak eylemsizlik kuvvetinin değeri sürtünme kuvvetinden büyükse m₁ kütlesi m₂ üzerinde tutunamaz, yani geriye doğru savrulur. m₁ ile m₂ arasında oluşan sürtünme kuvvetinin yönü m₁’e göre hareket yönünde, m₂‘ye göre ise harekete ters yöndedir.

m₁ ile m₂ arasında sürtünme katsayısı k olsun.

Asansörde Eylemsizlik Kuvveti:

i) Asansör yukarı yönde a ivmesiyle hızlansın: