If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Bağlandığınız bilgisayar bir web filtresi kullanıyorsa, *.kastatic.org ve *.kasandbox.org adreslerinin engellerini kaldırmayı unutmayın.

Ana içerik
Güncel saat:0:00Toplam süre:11:49

Video açıklaması

Bu videoda tepki kuvvetinin farklı durumlarda nasıl değiştiğini anlamaya çalışacağız. Küçükken asansörleri çok severdim o yüzden bugün asansörlere odaklanacağım. Burada dört farklı durum çizdim. Bunları sırayla, bir biri arkasına gerçekleşen olaylar olarak da hayal edebiliriz. Buradaki ilk durumda hızın sıfıra eşit olduğunu varsayıyorum. Yani asansörümüz hareket etmiyor. Ve bu arada bu videoda bahsi geçen her şeyi dikey doğrultuda düşüneceğiz. Uğraşacağımız tek boyut bu olacak. Hızımız dikey doğrultuda 0 metre bölü saniye. Yani başka bir diğer deyişle asansör hareket etmiyor. Ayrıca, içinizden bazıları da tahminen fark etmiştir, bu durumda ivme de 0 metre bölü saniye kare. Şimdi de diyelim ki bu şeffaf asansördeyim ve butona, düğmeye bastım. Ve asansör yukarı doğru ivmelenmeye başladı. Bu durumda da ivmemiz 2 metre bölü saniye kare olsun. Buradaki pozitif işaret yukarı, negatif işaret ise aşağı demek oluyor.Burada da tek boyut üzerinde işlem yapacağız söylemiştim. 2 metre bölü saniye kare çarpı j birim vektörü de yazabilirim. Bu bize hangi yöne hareket ettiğimizi söylüyor. Bu şekilde bırakıyorum. Bu haliyle bize zaten yukarı yönde , yukarı doğru hareket ettiğimizi söylüyor. Diyelim ki, bu ivmeyle 1 saniyeliğine hareket ettik ve sonra buradaki 3. duruma geldik. Yani hızımız 0'dı, hareket ettik, ivme kazandık. a, ivme birimi bu arada m bölü s değil. M bölü s kare olacak. 1 saniye boyunca bu ivme ile hareket ettik ve bu 1 saniye sonunda ivmelenmeyi bıraktık. Buradaki durumda ivmemiz tekrar j doğrultusunda 0 oldu.Ama artık bir hızımız var. Ve şimdi kolaylık olsun diye bu durumun bir saniyede gerçekleştiğini varsayalım. Hızımız j yönünde, ya da yukarı doğru, 2 metre bölü saniye olacak. Ve şimdi de bunu 10 saniyeliğine yaptığımızı varsayalım. Yani bu sabit hızla 20 metre hareket ediyoruz. İvmelenirken de biraz yol almıştık. Şimdi zemine yaklaştığımızda asansörün yavaşlaması gerekiyor ve yavaşlıyor. Buradaki ivme j doğrultusunda eksi 2 metre bölü saniye kare. Aslında şu anda aşağı doğru ivmeleniyor. Durgun hale gelebilmek için yavaşlamak zorunda. Şimdi burada yapmak istediğim şey tepki kuvvetinin ne olacağını bulmak. Tepki kuvveti, yani asansör zemininin bu durumların her birinde bana uyguladığı kuvvet. Ve Dünyanın yüzeyine yakın bir yerde olduğumuzu varsayıyoruz. Bu durumların her birinde, dünya yüzeyine yakın bir yerde isek, benim dünyaya etkiyen bir çekim kuvvetim olduğu gibi dünyanın da bana uyguladığı bir çekim kuvveti var. Şimdi matematiksel anlamda yani işlem yapması kolay olsun diye, benim ağırlığı 10 kg olan bir çocuk olduğumu varsayalım. Düzeltiyoum bu arada 10 kg bir ağırlık değil, kütlesi 10 kg olan bir çocuğum ben.Ağırlık yerçekimi etkisiyle oluşan kuvvettir.Kütle var olan madde miktarıdır. Evet çok titiz bir tanım oldu süperim. Neyse, asansördeki çocuğun kütlesi 10 kg ise, yerçekimi kuvveti, yani çocuğun ağırlığı nedir? Buradaki durumda ağırlık kütle çarpı yerçekimi ivmesi, 9.8 m bölü saniye kare, bunu şuraya yazalım... Yerin çekim alanı eksi 9.8 metre bölü saniye karedir. Ve eksi işareti aşağı doğru gittiğini gösteriyor. Bunu şimdi 10 kg ile çarpıyoruz. Aşağı doğru olan kuvvet yani yerçekimi kuvveti eşittir 10 kg çarpı eksi 9.8 metre bölü saniye kare. Yani eksi 98 Newton. j doğrultusunda.Peki, buradaki yerçekimi kuvveti nedir? Aynısı olacak. Hala yeryüzüne yakınız. Bu yüzden çekim alanının sabit olduğunu kabul ediyoruz. Aslında dünyanın merkezine olan uzaklık değiştikçe çekim alanı çok az da olsa değişir. Yeryüzünde hareket ettiğimiz için bu değeri sabit kabul edeceğiz. Ve bu yüzden burada da çocuğa aynı çekim kuvveti etki edecek. Ve tabii ki çocuğun kütlesi birkaç kat yukarı çıkması ile değişmiyor. Bu yüzden bu durumların her birinde aynı çekim kuvveti etkili olacak. Buradaki ilk durumda çocuğun ivmesi 0. Eğer hiçbir yönde ivme yoksa ve burada sadece dikey doğrultudan bahsediyoruz, net kuvvet de yok demektir. Bu Newton'un 1. Yasası. Ama net kuvvet yoksa bu kuvveti karşılayacak başka bir kuvvet olmalı. Çünkü yerçekimi kuvveti dışında bir kuvvet olmasaydı, bu zavallı çocuk dünyanın merkezine doğru düşerdi.Değil mi? Yani burada çocuğu destekleyen kuvvet asansör zemini tarafından çocuğa etkiyen kuvvettir. Bu kuvvet eşit büyüklükte fakat ters yönde olmalı. Ve bu kuvvet tepki kuvvetidir. Bu durumda tepki kuvveti j yönünde 98 Newton. Yani tamamen dengeleniyor. Dolayısıyla çocuk üzerindeki net kuvvet 0. Hızı sabit ve 0. Dünyanın merkezine düşmüyor yani çocukcağız. Peki, buradaki çocuğa etkiyen net kuvvet nedir? Burada ivme söz konusu. Çocuk ivmeleniyor. Bu yüzden burada bir net kuvvet olmalı. O zaman bu çocuğa etkiyen net kuvvet ne olmalı bunu düşünelim. Net kuvvet çocuğun kütlesi 10 kg çarpı ivme 2 m bölü s kare olacak. Bu da yukarı doğru 20 kg metre bölü saniye ya da 20 Newton eder. Net kuvvet yukarı doğru 20 Newton. Aşağı doğru 98 Newtonluk bir yerçekimi kuvvetimiz zaten vardı. İlk durumdaki ile aynı bu. Aşağı doğru 98 Newton. Şimdi sadece bu aşağı yönlü 98Newtonluk kuvveti dengelemek yeterli değil. Yukarı yönlü 20Newtonluk kuvveti de hesaba katmamız gerekiyor. Burada asansörün yukarıya doğru 2 metre bölü saniye kare ivmeyle hızlanması için bir kuvvete ihtiyacım var. J yönünde, yukarıya doğru 20Newtonluk net kuvvetimiz var. Ya da şu şekilde de düşünebiliriz: burada eksi 98newtonluk kuvvet varsa, zaman pozitif yönde 20 Newtona daha ihtiyacımız var. Yani 118 newtonluk, j yönünde bir kuvvete ihtiyacımız var. Şimdi burada asansör yukarı doğru hızlanıyor ve buradaki tepki kuvvetimiz ilk durumdakinden 20 Newton daha fazla. Şimdi de bu durumu düşünelim. İvme yok, ama hızımız var. En başta durgun haldeydik. Burada ise artık hızımız var. Belki burada da ikinci durumdakine benzer bir kuvvet oluşacağını düşünmüş olabilirsiniz. " çünkü yukarı doğru hareket ediyorum, yukarı yönlü bir hızım var". Ama Newton'un birinci yasasını hatırlayın! Eğer hızınız sabitse, sabit bir 0 hızı da buna dâhil, ve üzerinizdeki net kuvvet 0 demektir. Bu yüzden buradaki net kuvvet ile ilk durumdaki net kuvvet aynı olacak. Aslında ister birinci asansörde ister üçüncü asansörde olun, sarsılmaları ihmal edersek, farkı anlayamazsınız. Çünkü vücudunuz ivmeyi hisseder ama hızı bir referans noktası olmadan ya da yanınızdan cisimlerin geçip gittiklerini görmeden algılayamazsınız. Bu yüzden buradaki çocuk durgun bir halde mi yoksa sabit bir hızla mı gidiyor bunu kesin olarak kendisi söyleyemez. Bu durumda ise yorum yapabilir. Burada üzerinde bir basınç hissedecektir. Ve bu da vücudunun algılayabileceği bir şey. Ama bu durum ilk durum ile aynı. Ve Newton'un birinci yasası çocuk üzerindeki net kuvvetin 0 olduğunu gösteriyor. Tepki kuvveti, yani çocuğun ayaklarına asansör tarafından uygulanan kuvvet, aşağı yöndeki yerçekimi kuvvetine eşit olacak. Bu yüzden buradaki tepki kuvveti 98 Newton olur. Aşağı doğru eksi 98Newtonluk kuvveti tamamen sıfırlıyor. Yönü j doğrultusunda pozitif yönde. Peki, yere inmek üzereyken ne oluyor? Şimdi tekrar bir ivmemiz var. Net ivmemiz eksi 2metre bölü saniye kare. Öyleyse buradaki net kuvvet ne olacak? Net kuvvet eşittir çocuğun kütlesi 10 kg kütlesi çarpı eksi2 metre bölü saniye kare olacak. Ve burda j yönündeydi dikey doğrultuda. Hatırlayın j dikey doğrultuda yukarı yönlü birim vektördü. J doğrultusunda eksi2 metre bölü saniye kare. Ve bu da j doğrultusunda eksi 20 kg metre bölü saniye kareye eşit olur. Ya da j doğrultusunda eksi20 Newton. Şimdi j doğrultusunda 98newtonluk yerçekimi kuvvetimiz var. Ve bunu da tamamen karşılayamıyoruz. Çünkü çocuk yavaşlarken, hala net kuvvetimiz var. Ve bu net kuvvet de eksi20 Newton. Dolayısıyla sadece 78 Newtonluk bir tepki kuvveti oluşacak evet. Şimdi bu bütün anlattıklarımı aslında asansöre bindiğiniz zaman bir düşünmenizi istiyorum. Bir şeyler olduğunu yani asansörün hareket ettiğini sadece asansör hızlanırken ya da yavaşlarken hissedersiniz. Hızlanırken biraz daha ağır hissedersiniz. Yavaşlarken de biraz daha hafif hissedebilirsiniz. Ve bunun sebebini biraz düşünmenizi istiyorum. Ve sabit hızla giderken de ya da durgun halde iken sadece gezegenin yüzeyinde bir yerlerde duruyormuş gibi hissedersiniz.