Bir lastik bandı veya lastiği belirli bir noktaya kadar gererseniz, uzar. Gerilimi serbest bıraktığınızda, lastik orijinal uzunluğuna geri döner. Benzer şekilde, bir yayı gerdiğinizde, uzar. Gerilimi serbest bıraktığınızda, orijinal uzunluğuna geri döner. Yay veya lastik gerildiğinde uzar ve gerilim serbest bırakıldıktan sonra orijinal uzunluğuna geri döner çünkü elastiktir. Elastikiyet, bir cismin üzerine uygulanan kuvvet kaldırıldığında orijinal şekline geri dönme yeteneğidir.
Hiç sakız çiğnediniz mi? Sakızı iki elinizle çekerseniz uzar. Çekmeyi bıraktıktan sonra sakızın şekli aynı kalır veya uzunluğu orijinal haline geri dönmez. Aynı şey plastilin, kil vb. için de geçerlidir. Sakız, plastilin ve kil gibi nesnelere plastik nesneler denir. Yaylar gibi elastik nesneler de büyük bir kuvvetle çekilip elastik sınırlarını aştıklarında plastik hale gelebilirler.
Yay sağa doğru çekilirse, uzayacak ve uzunluğu artacaktır (Şekil 1). Çekme kuvveti çok büyük değilse, yayın uzunluğundaki artışın çekme kuvvetinin (F) büyüklüğüyle orantılı olduğu bulunur. Başka bir deyişle, çekme kuvveti ne kadar büyükse, yayın uzunluğundaki artış da o kadar büyük olur. Çekme kuvvetinin (F) büyüklüğünün yayın uzunluğundaki artışa oranı sabit bir değerdir.
Kuvvet (F) ile yayın uzunluğundaki artış arasındaki oran sabittir; bu durum grafiğin aynı eğimiyle gösterilir (şekil 2).
k, yayın yay sabiti veya elastikiyet katsayısıdır veya yayın esnekliğinin bir ölçüsüdür. Bu ilişki ilk olarak 1678'de Robert Hooke (1635 – 1703) tarafından gözlemlenmiştir, bu nedenle Hooke yasası olarak bilinir.
Bir yaya uygulanan kuvvetin büyüklüğü, yayın elastik sınırını aşarsa, kuvvet kaldırıldıktan sonra yayın uzunluğu orijinal uzunluğuna geri dönmez. Hooke yasası yalnızca elastik sınıra kadar geçerlidir . Bir yayın elastik sınırı, yayın kalıcı olarak deforme olmadan ve uzunluğunun orijinal uzunluğuna geri dönmeden önce uygulanabilecek maksimum kuvvettir. Kuvvetin büyüklüğü artmaya devam ederse, yay hasar görecektir.
Sorun örnekleri
1. 2018 Ulusal Sınav Soruları
Bir ok, yay kirişine bağlanır ve 20 N'luk bir kuvvetle geri çekilerek yay kirişi 20 cm uzatılır. Hava sürtünmesi ihmal edilir, okun kütlesi 250 gramdır, bu nedenle ok yaydan fırlatıldığında hızı nedir?
Pembahasan
Biliniyor:
Kuvvet (F) = 20 N
Uzunluktaki artış ( s) = 20 cm = 0,2 m
Okun kütlesi (m) = 250 gram = 0,25 kg
Başlangıç hızı (v₀ ) = 0 m/s
Sorulan soru: Ok yaydan fırlatıldığında sahip olduğu hız.
Cevap:
İş (W) = kinetik enerjideki değişim ( ΔEK)
W = F s = (20)(0,2) = 4
EK = 1/2 m (vt2 - vo2) = 1/2 m (vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 0,125 vt2
W = ΔEK
F s = 1/2 m (v t 2 )
4 = 0,125 v t 2
4/0,125 = v t 2
v t 2 = 32
v t = √32
v t = √(16)(2)
v t = 4√2 m/s
