Newton'un Hareket Kanunları Isaac NEWTON Galileo GALILEI

İÇERİK Fiziksel Yasaların Keşfi 2/35 İÇERİK Fiziksel Yasaların Keşfi Kuvvet Kavramı ve Newton’un Birinci Hareket Yasası Eylemsizlik ve Kütle Newton’un İkinci Hareket Kanunu Newton’un Üçüncü Kanunu:Etki ve Tepki Kütle ve Kütlenin Ağırlıkla Olan İlişkisi Sürtünme Kuvvetleri Ağırlık ve Ağırlıksızlık Eğik Düzlemde Hareket

3/35 KONUNUN AMAÇLARI Bu konuyu öğrenirken hedefimiz Newton’un hareket kanunlarını tam olarak öğrenmek. Newton’un hareket kanunlarını günlük hayatta hangi alanlarda kullandığımızı bilmek ve gerektiği yerde bu bilgileri kullanabilmektir.

Fiziksel Yasaların Keşfi 4/35 Fiziksel Yasaların Keşfi Bilimsel yöntemin kökeni ile yakından ilgili olan Galileo Galilei ve İssac Newton’dur

Kuvvet Kavramı ve Newton’un Birinci Hareket Yasası 5/35 Kuvvet Kavramı ve Newton’un Birinci Hareket Yasası Vo=0 F Vo=10   Duran bir cismi harekete geçiren,hareket halindeki bir cismi durduran,cismin yön ve doğrultusunu değiştiren veya cisimlerin biçimlerinde değişiklik yapan etkiye KUVVET denir. ANİMASYON

KUVVETİN FONKSİYONLARI 6/35 KUVVETİN FONKSİYONLARI 1) Kuvvet etki ettiği cisimlere hareket kazandırabilir.  2) Kuvvet cisimlerin hızlarını değiştirebilir. 3) Kuvvet hareket eden cisimlerin yönünü değiştirebilir. 4) Kuvvet cisimlerde şekil değişikliğine sebep olabilir.  5) Kuvvetlerin cisimler üzerinde döndürme etkileri bulunur

7/35 Eylemsizlik ve Kütle Üzerine etkiyen kuvvetlerin sıfır olduğu cisimlerim durumlarını koruma isteklerine eylemsizlik denir. Hareketli cisimlerin harekelerine devam etme eğilimlerine, duran cisimlerin durma eğilimlerine eylemsizlik prensibi diyebiliriz

Eylemsizlik prensibine, adamın hareket eğilimini koruma isteğini 8/35 Eylemsizlik prensibine, adamın hareket eğilimini koruma isteğini örnek verebiliriz

9/35 Şekilde görülen kamyonun üzerindeki merdiven hareketine devam etme eğilimindedir.Bunu da eylemsizlik prensibine örnek verebiliriz.

Bu cisme hiçbir kuvvet etki etmediğinden, 10/35 Bu cisme hiçbir kuvvet etki etmediğinden, Cisim durma eğilimini korumaktadır.

Newton’un İkinci Hareket Kanunu 11/35 Newton’un İkinci Hareket Kanunu m=10kg F=100N Şekilde de sembolleştirildiği gibi kütle arttıkça doğru orantılı olarak kuvvetinde artığını görüyoruz m=25kg F=250N simülasyon simülasyon

8 kg kütleli bir cismin ivme-zaman grafiği şekildeki gibidir. 12/35 ÖRNEK: a=m/s²) 3 8 kg kütleli bir cismin ivme-zaman grafiği şekildeki gibidir. Cisme 20 saniye içinde etki eden ortalama kuvvet kaç Newton’dur? 2 1 t(s) 5 10 15 20 A)8 B)14 C)18 D)22 E)24

13/35 ÇÖZÜM: Bir cisme etki eden ortalama kuvveti Newton’un 2. hareket kanunundan yazabiliriz. F=m.a FORT=m.∆V/∆t a=∆V/∆t Burada ∆V cismin hızındaki değişme olup ivme – zaman grafiğinin altındaki alana eşittir. ∆V= S1+S2= (3+1/2).10+(2+1/2).10 =20+15= ∆V=35 m/s M=8 kg, ∆t=20 sn Fort=m. ∆V/ ∆t =8.35/20 = 2.35/5 =2.7 Fort=14 Newton olur CEVAP “B”

Sürtünmesiz yatay düzlemde duran m kütleli cisme 5 N’luk sabit yatay 14/35 ÖRNEK: Sürtünmesiz yatay düzlemde duran m kütleli cisme 5 N’luk sabit yatay Bir kuvvet a ivmesini kazandırıyor.Aynı cisme yatay 15 N’luk kuvvet kaç “a” ivmesini kazandırır? A)1 B)3/2 C)2/3 D)3 E)4

Newton’un 2. hareket kanununa göre; F=m.a a= F/m ‘ dir. 15/35 ÇÖZÜM: Newton’un 2. hareket kanununa göre; F=m.a a= F/m ‘ dir. Öyleyse; a= F1/m=5/m a2=F2/m=15/m = 3.5/m = a2 = 3.a olur CEVAP “D”

Newton’un Üçüncü Kanunu Etki ve Tepki 16/35 Newton’un Üçüncü Kanunu Etki ve Tepki Bütün cisimler kendisine etki eden kuvvete ters yönde ve eşit büyüklükte bir kuvvet uygularlar. Bu kuvvete tepki kuvveti denir. Şekilde duvara çarpan topa duvar,topun etki ettiği kuvvete eşit büyüklükte ve zıt yönde bir kuvvetle tepki etmektedir 10N 10N video video

Yatay düzlemde şekildeki cisim 4 s de kaç metre yol olur? 17/35 ÖRNEK: F=50 N 53 m=2 kg Yatay düzlemde şekildeki cisim 4 s de kaç metre yol olur? (sin53=0,8 , cos 53=0,6)

Cismin hareketini F kuvvetinin yatay bileşeni 18/35 ÇÖZÜM: Cismin hareketini F kuvvetinin yatay bileşeni ile sürtünme kuvveti etkiler. Burada; Fx=F.cos53 =50.0,6=30N dur. F kuvvetinin y bileşeni cismi yüzeye doğru ittiği için Yüzeyin cisme tepkisi N=G+Fy olur.Burada sürtünme kuvveti; Fs=k.N=k(G+Fy)=0,4(mg+Fy) Fs=0,4.(2.10+50.0,8)=0,4.60=24N olur. Cismin ivmesi: a=Fnet/m=Fs-fs/m=30-24/2=3m/s²‘dir. X=1/2a.t²=1/2.3.4²=24 metre yol alır. 53 FX=24N Fs=24N G=m.g

19/35 ÖRNEK: m Sürtünmeli yatay düzlemde yatay F kuvveti ile çekilen cisim kaç tane kuvvetin etkisindedir? F A)1 B)2 C)3 D)4 E)5

20/35 ÇÖZÜM: Şekildede görüldüğü gibi cisme; dört kuvvet etki etmektedir.Bunlar; 1)Yerçekimi 2)Yerin cisme gönderdiği tepki(N) 3)Cisme uygulanan yatay kuvvet(F) 4)Sürtünme kuvveti’dir. N ● F Fs G=m.g CEVAP “D”

21/35 ÖRNEK: m=8 kg Yatay ve sürtünmesiz yüzeyde şekildeki cisim 25 metrelik yolu kaç saniyede alır? F1=20N FS=4N A)3 B)4 C)5 D)6 E)7

22/35 ÇÖZÜM: Cisme etki eden bileşke kuvvet; Fnet=F1-Fs=20-4= Fnet=16 N olur. Cisim bu kuvvet etkisinde a=Fnet/m a=16/8=2 m/s² lik ivme kazanarak düzgün hızlanan hareket yapar.Hareket denklemi: x=1/2a.t² x=25m a=2m/s² Yerlerine konulursa; 25=1/2.2.t² = t²=25 ise t==5 saniyede alır. CEVAP “C”

Arabalar birbirlerine yaptıkları etkiye karşılık,yine birbirlerine 23/35 Arabalar birbirlerine yaptıkları etkiye karşılık,yine birbirlerine eşit ve zıt yönde bir tepki kuvveti uygulamaktadırlar.

KÜTLE VE KÜTLENİN AĞIRLIKLA OLAN İLİŞKİSİ 24/35 KÜTLE VE KÜTLENİN AĞIRLIKLA OLAN İLİŞKİSİ a = g Ağırlık = W Kütle, m simgesi ile ifade edilmektedir.Kütle yerçekimine bağlı değildir. Birimi kg’dir.Ağırlık G simgesi ile ifade edilmektedir. G=m.g ile formülize edilmiştir. Burada g=yer çekimi m= kütledir. Ağırlığın birimi Newtondur.

25/35 Pazardan 3 Kg domates tarttırdığınızda, domatesin kütlesini ölçtüğünüzü unutmayın. "Bu çuval çok ağır! Kaç kilo bu?" sorusu mantıklı bir soru değildir. Çünkü çuvalın ağırlığı merak edildiği halde, kütlesi soruluyor. Eğer ağırlığı merak ediliyorsa "kaç Newton" olduğu sorulmalı. Yine bu örneğe ilave olarak halen ilköğretim birinci kademede okutulan  matematik kitaplarının bazılarında örnek problemlerde şu şekilde sorularla karşılaşabiliyoruz; " Ali'nin ağırlığı 40 kg ,babasının ağırlığı Ali'nin ağırlığının 2 katından 5 kg fazla ise Ali'nin ağırlığı ile babasının ağırlığının toplamı kaç kg'dır?"  Bu örneklerde  verilen sorular sıkça karşılaştığımız kütle konusunda yapılan yanlışlıklardandır

Cisimler hareket ederken temas ettikleri yüzeylerin sürtünmesinden 26/35 Sürtünme Kuvvetleri   Cisimler hareket ederken temas ettikleri yüzeylerin sürtünmesinden kaynaklanan ve yer değiştirmeye zıt yönde ortaya çıkan kuvvete sürtünme kuvveti denir. video

27/35      Şekilde olduğu gibi iki traktör yolda gitmektedirler.Bu traktörlerden bir tanesi asfalt yolda giderken diğeri taşlı bir yolda gitmektedir. Taşlı yolda giden traktörle düz yolda giden traktörün aynı hızda gitmeleri için taşlı yoldaki traktörün daha fazla kuvvet kullanması gerekmektedir. simülasyon animasyon

28/35 Şekilde de görüldüğü gibi iki durumda da karınca ile fil aynı anda aynı yükseklikten yere bırakılmıştır.Ancak bir ortamın havası alınmıştır.Havasız ortamda sürtünme olmadığından dolayı cisimler aynı anda yere ulaşmaktadır. Havalı ortamda ise tam tersi olmakta ve fil karıncadan daha önce yere ulaşmaktadır.

EĞİK DÜZLEMDE HAREKET 29/35 simülasyon video    Ağır yükleri bulundukları yerden yüksek bir yere kaldırmak için faydalanılan, bir ucu daha yüksekte bulunan ve yatayla belirli bir açı yapan düzleme “eğik düzlem” denir.         Eğik düzlemde yoldan kayıp, kuvvetten kazanç vardır.         Eğik düzlem üzerinde bulunan bir cismi hareketi eğim açısına bağlıdır. Eğim açısı (h/l) büyüdükçe cisim daha kolay hareket eder. Eğim açısı küçüldükçe hareket güçleşir. simülasyon video

Sürtünme Kuvvetinin Bağlı Olduğu Etkenler 30/35 Sürtünme Kuvvetinin Bağlı Olduğu Etkenler a) Yüzeyin pürüzlü olması    Cismin hareket edeceği yüzeyin pürüzlü olması cismin hareketinde önemlidir.Pürüzlü yüzeylerde cisimlerin hareket etmesi için daha büyük kuvvete ihtiyaç vardır. b) Cismin ağırlığı         Bir cismin ağırlığı arttığında cismin ve yüzeyin girinti-çıkıntıları daha fazla birbiri içine gireceğinden sürtünme de artar.Yani cismin hareketini engelleyen kuvvetin büyüklüğü de artar.Cismin hareket etmesini engelleyen bu kuvveti yenmek için, bu kuvvetten daha büyük bir kuvveti cisme uygulamak gerekir

Ağırlık ve Ağırlıksızlık 31/35 Cisimlerin görünen ağırlıkları sabit ivme altında ilk olarak dinamometrede okunan değerlerdir-yerin uyguladığı çekim kuvveti-.Fakat ivmelenen cisimlerde ağırlık negatif yöndeki ivme değerine eşit olur ve bu durumda ağırlık yok gibi gözükür.

SERBEST CİSİM DİYAGRAMLARI 32/35 SERBEST CİSİM DİYAGRAMLARI Her zaman cisimlere sadece bir kuvvet etki etmemektedir. Bazı durumlarda cisme birden fazla kuvvet etki etmektedir. Serbest cisim diyagramları sadece cismin hareket doğrultusunda olan kuvvetlerin grafiğe döküldüğü diyagramlara verilen addır. f y x

NEWTON’UN HAREKET KANUNLARININ GÜNLÜK HAYATTA UYGULAMA ALANLARI 33/35 NEWTON’UN HAREKET KANUNLARININ GÜNLÜK HAYATTA UYGULAMA ALANLARI Paraşüt yapımında Kışın arabaların kaymaması için arabalara zincir takılmasında Örneğin arabayla yolda giderken şöför frene bastığı zaman biz öne doğru gideriz bu da Newton’un eylemsizlik prensibiyle ilgilidir. Uçakların kanatlarının yapımında Araba tamponlarının yumuşak maddelerden yapılmasında Hava yastığı yapımında Newton’un hareket kanunlarından faydalanılır.

FAYDALANDIĞIMIZ KAYNAKLAR 34/35 FAYDALANDIĞIMIZ KAYNAKLAR www.lisefizik.com www.onlinefizik.com www.forumfizik.com Güvender Fizik Birey Lise2 Fizik Zafer Yayınları Fizik http://www.walter-fendt.de/ www.youtube.com www.edumedia-sciences.com

TEKNOLOJİLERİ ÖĞRETMENLİĞİ 35/35 BİLGİSAYAR VE ÖĞRETİM TEKNOLOJİLERİ ÖĞRETMENLİĞİ BÖLÜMÜ Newton’un Hareket Yasaları Hasan Görkem KARAKAYA Hüseyin TOSUN Veli COŞKUN