Newton’un Hareket Yasaları
Bir çoğumuz Newton’un başına gelenlerden haberdarız. Newton; elma ağacının altında, sıcaktan bunalmış halde, ağacın gövdesine yaslanırken bir elmanın düşüşünü gözlemleyerek “Bu elma neden düşüyor?” sorusunu sorarak yerçekimi ve kütleçekimini keşfeden dünyaca ünlü bilim insanımız. Newton’un bilim ve matematik dünyasına kazandırdıkları saymakla bitiremeyiz ancak fizikçilerin bir parçacığın hayat hikayesini anlamlandırmada oldukça sık kullandıkları yasalardan üç tanesini inceleyeceğiz.
Newton’un Hareket Yasaları
Newton’un hareket yasaları: cisim üzerine etki eden kuvvetler ve cismin hareketi arasındaki ilişkileri açıklayan üç temel yasadır. İlk kez Isaac Newton tarafından 5 Temmuz 1687 tarihinde yayımlanan Philosophiae Naturalis Principia Mathematica adlı çalışmada ortaya konmuştur. Bu yasalar Klasik mekaniğin (Newton Mekaniği) temelini oluşturur.
1. Eylemsizlik
Bir cisim veya parçacık üzerine etkiyen net kuvvet (toplam kuvvet) sıfırsa veya bu cisim üzerine herhangi bir kuvvet etki etmiyorsa bu cisim ivmesiz bir diğer adıyla eylemsizdir. İvme birim zamandaki hız değişimine denir. Bu durumda 1.yasa bizlere şunu açıklar: “Bir cisim üzerine etkiyen net kuvvet sıfır ise cisim hareket etmez veya hızını koruyarak (sabit hızla) hareketine devam eder.”
Bu yasayı daha iyi anlaşılabilmesi açısından örneklendirmek gerekirse, masanın üzerine bir bardak koyduğumuzu düşünelim. Bu bardağa hiçbir şekilde dokunmuyoruz ve herhangi bir şekilde bir kuvvet etkisinde de bırakmıyoruz. Ancak bardağın masaya uyguladığı yerçekimi kuvvetinin yapmış olduğu kuvvet ve masanın bardağa uygulamış olduğu aynı büyüklükte ama zıt yönde etkiyen normal kuvveti unutmamak gerekir. Bu anlatımda geçen örnekte bu fiziksel nicelikleri kaldıramıyoruz ancak bu kuvvetlerin birbirine zıt olması ve aynı büyüklükte olması düşey olarak bizim eylemsizlik örneğimizi daha anlamlı kılıyor.
Kısacası bardak üzerinde uygulanan toplam kuvvetler sıfır, cisim eylemsiz. Bir ilk hızı olmadığı için cisim durağanlığını sonsuza kadar koruyor.
Bu durum hareket eden cisimler için ise elinizde bir bilye olduğunu hayal edin ve uzaydasınız. Herhangi bir gök cismi ile kütleçekim etkileşimi halinde değilsiniz Böyle bir durumda elinizdeki bilyeyi fırlattığınızı düşünün. Bilye elinizden çıkana kadar bir kuvvet etkisi altında olacak ama elinizle teması kesildiği anda mevcut hızını sonsuza kadar koruyacaktır. Çünkü etki eden kuvvet artık sonlanmıştır. Bilyeyi ivmelendirecek bir kuvvet ortadan kalkmıştır.
2. Temel Yasa
Bir başka ifadesi ile Newton’un 2. Hareket yasası olarak adlandırılan Temel Yasa, bir parçacık üzerine etkiyen bir kuvvet varsa veya etki eden kuvvetlerin toplamı sıfırdan farklı ise bu cisim ivmeli hareket yaptığını bize açıklar. Böyle bir durumda bu cisim hareketi sırasında hızı zamanla değişir. Bu yasa sıklıkla “F=ma , yani cisim üzerindeki net kuvvet, cismin kütlesi çarpı o cismin ivmesi şeklinde ifade edilir.” Ancak burada anlamamız gereken asıl kavram ‘’bir cismin ivmesinin üzerine uygulanan kuvvet ile doğru, cismin kütlesi ile ters orantılı’’ ifadesidir. Bu ifade gündelik yaşantımızda çokça karşılaştığımız bütün hareket kavramlarında geçerlidir.
Masanın üzerinde duran bardağa yan tarafından uyguladığımız kuvvet, bir arabayı itmek veya top oynarken topa vurmak gündelik hayatımızda temel yasayla ne kadar iç içe olduğumuzun örneklerinden sadece birkaçı.
3. Etki-Tepki Yasası
Bir cisme etki eden bir kuvvet varsa, bu cisimden kuvvete doğru eşit büyüklükte ancak zıt yönde bir kuvvet etki eder. Buna etki-tepki adı verilir. Her etki kuvveti için ona doğru aynı büyüklükte bir tepki kuvveti oluşur. Bu kimi zaman bir duvara yumruk attığınızda elinizde hissettiğiniz duvardan gelen bir tepki kuvveti, kimi zaman ayak serçe parmağınızı sehpanın ayağına çarptığınızda parmağınızın acımasına sebep olan masadan gelen tepki kuvveti olabilir. Yani her etkiye bir tepki vardır ama bazı durumlarda hangi kuvvetin etki, hangi kuvvetin tepki olduğunu bilemeyiz. Örnek olarak Dünya Ay’a bir kütle çekim kuvveti uygular. Aynı zamanda Ay’da Dünya’ya bir kütle çekim kuvveti uygular. Bu gibi durumlarda hangi kuvvet etki veya hangi kuvvet tepki bilinemez bu duruma “etki-tepki çift” adı verilir.
Newton’un etki-tepki yasası, herhangi bir cismin kuvvet uyguladığı durumlarda bu kuvvetin eşit ve zıt bir tepki kuvvetine neden olduğunu söyler. sBu yasa, hareketin ve kuvvetlerin karşılıklı etkileşimini anlamamızı sağlar ve çeşitli fiziksel olayları açıklar.
Newton hareket yasaları, fizik alanında büyük bir öneme sahip olan temel yasalardır. İngiliz fizikçi ve matematikçi Sir Isaac Newton tarafından geliştirilen bu yasalar, cisimlerin hareketini açıklamada kullanılan temel prensipleri içerir.
Newton hareket yasalarının önemi, fiziksel olayları anlamamızı sağlamasıdır. Bu yasalar, cisimlerin hızını, ivmesini, etki-tepki ilişkisini ve kuvvetlerin etkisini açıklar. Hareket yasaları, günlük yaşamda karşılaştığımız birçok olayı açıklamada bize rehberlik eder. Örneğin, neden bir topu ittirdiğimizde hareket ettiğini veya bir arabanın nasıl durduğunu anlamamızı sağlar.
Newton hareket yasalarının geçerlilikleri genel olarak makroskopik boyutlarda ve düşük hızlarda olan cisimlerin hareketini başarılı bir şekilde açıklar. Günlük yaşamda kullanılan cisimlerin ve olayların çoğu bu yasalarla açıklanabilir. Ancak, yüksek hızlarda, mikroskopik boyutlarda veya çok büyük kütlelerdeki cisimlerin davranışını tam olarak açıklayamayabilirler.
Ayrıca, Newton hareket yasaları sürtünme, hava direnci gibi faktörleri dikkate almayabilir ve bazı gerçek dünya uygulamalarında sınırlı doğruluk sağlayabilir. Bu nedenle, daha karmaşık fiziksel sistemleri veya ekstrem durumları açıklamak için daha gelişmiş teoriler ve yöntemler kullanılabilir.
Sonuç olarak, Newton hareket yasaları, fizik alanında temel bir rol oynar ve cisimlerin hareketini anlamamızı sağlar. Günlük yaşamda kullanılan cisimlerin davranışını açıklamada genellikle yeterli ve geçerli olmasına rağmen, bazı durumlarda sınırlamaları olabilir. Daha karmaşık sistemler veya özel durumlar için daha gelişmiş teorilere başvurmak gerekebilir.
Yazan: Ahmet GÜRDAL
Bir yanıt bırakın