6 Sınıf Fen Bilimleri Dengelenmemiş Kuvvetlerin Etkisindeki Cisimlerin Hareket Durumunu v 2

Bu derste “dengelenmemiş kuvvet” kavramını ve bu kuvvetlerin etkisindeki cisimlerin nasıl hareket ettiğini işleyeceğiz. Önce bir temel kavramı netleştirelim: bir cisme etki eden kuvvetlerin toplamına net kuvvet (veya bileşke kuvvet) diyoruz. Kuvvetler aynı doğrultuda ise topluyoruz, zıt yönde ise çıkarıyoruz. Net kuvvet sıfırsa kuvvetler dengededir ve cisim ya durur ya da sabit hızla hareket eder. Net kuvvet sıfırdan farklıysa kuvvetler dengelenmemiş demektir. Dengelenmemiş kuvvet, cismin hareket durumunu değiştirir. Bu değişim iki türlü olabilir: hız artabilir, azalabilir veya yön değişebilir. Net kuvvet ile hareket arasındaki ilişkiyi Newton’un ikinci yasası özetler: net kuvvet ne kadar büyükse ivme de o kadar büyüktür (F = m·a). Aynı kuvvet daha ağır bir cisme daha küçük ivme verir; çünkü kütle arttıkça ivme azalır. Şimdi somut örneklerle düşünelim. Bir bisikleti dururken itmeye başladığınızda, sürtünme aşılır ve net kuvvet ileri yönde olur. Bu durumda bisiklet hızlanır ve ivmeli hareket eder. Yağmur damlasının son hız değerine ulaşması da dengelenmemiş kuvvetin örneğidir: başlangıçta yerçekimi ağırlıktan fazladır, damla hızlanır; hız arttıkça sürtünme kuvveti büyür, sonunda yerçekimi ile sürtünme dengelenir ve damla sabit hızla düşer. Bir taşı düz zeminde fırlattığınızda net kuvvet sürtünmeden dolayı yavaşlatıcıdır ve taş sonunda durur. Çelik bir topu manyetik yüzey üzerinde yuvarladığınızda ise sürtünme azaldığı için net kuvvet küçük kalır ve top daha uzun süre hareket eder. Sürtünme kuvvetinin yönü hareket yönünün zıttıdır ve dengelenmemiş kuvvetin yönünü belirler. Eğer sürtünme aşılırsa, itme yönünde net kuvvet oluşur ve cisim hızlanır; eğer sürtünme daha büyükse net kuvvet geri yönde olur ve cisim yavaşlar. Peki dengelenmemiş kuvvet hiç hız değiştirmez mi? Evet, eğer net kuvvet çemberin merkezine doğru ise, hızın büyüklüğü değişmeyebilir ama yön değişir; bu da hareket durumunun değişmesidir. Sapan ile taş fırlattığınızda ipi bırakmadan önce net kuvvet merkeze doğrudur; taş hızlanmaz ama yönü değişir. Denge ile dinamik arasındaki bu fark, konuyu kavramanın anahtarıdır: kuvvetler dengelendiğinde ya durur ya da sabit hızla gider; dengelenmemişse ya hızlanır ya yavaşlar ya da yön değiştirir. Çevremizdeki günlük örnekler, bu ilkenin neden evrensel olduğunu gösterir: aynı yolu çekerek gitmek, bırakınca yavaşlamak, eğimli yol boyunca hızlanmak ya da fren yapmak hepsi net kuvvetin varlığıyla açıklanır. Sonuç olarak, dengelenmemiş kuvvet hareketin değişmesine neden olur; değişmenin türü net kuvvetin büyüklüğü ve yönüne bağlıdır.