Doğrusal hareketteki fiziksel nicelikler hakkında makale
1. Zaman aralığı
Bir nesne bir yerden başka bir yere hareket ettiğinde, belirli bir zaman aralığına ihtiyaç duyar. Zaman sembolü t'dir (zaman). Uluslararası zaman birimi saniyedir (s).
2. Mesafe ve yer değiştirme
Mesafe, bir cismin izlediği yolun uzunluğudur. Mesafe, yönle ilgisi olmayan, skaler bir niceliktir. Mesafe sembolü d'dir ve uluslararası sistem birimi metredir (m).
Yer değiştirme, bir cismin konumundaki değişimdir. Yer değiştirme vektörel bir niceliktir, bu nedenle yer değiştirme, yer değiştirmenin büyüklüğünden ve yönünden oluşur. Yer değiştirme, yönüne bağlı olarak pozitif veya negatif olabilir. Kartezyen koordinatlarda hesaplandığında, yer değiştirmenin yönü pozitif x ekseni ve pozitif y ekseni yönündeyse, yer değiştirme pozitiftir. Aksine, yer değiştirmenin yönü negatif x ekseni ve negatif y ekseni yönündeyse, yer değiştirme negatiftir. Yer değiştirmenin yönü genellikle kuzey, doğu, güney, batı olarak da belirtilir. Yer değiştirmenin sembolü d'dir ve uluslararası sistem birimi metredir (m).
Örnek problem 1:
Bir öğrenci doğuya doğru 2 metre hareket ediyor. Öğrencinin kat ettiği mesafe ve yer değiştirmenin büyüklüğü nedir?
a = başlangıç pozisyonu, b = bitiş pozisyonu.
Mesafe (d) = 2 m
Yer değiştirme miktarı (d) = 2 m. Yer değiştirme yönü = doğu
Örnek problem 2:
Bir öğrenci önce doğuya doğru 2 metre, sonra da batıya doğru 2 metre hareket ediyor. Öğrencinin yer değiştirmesinin mesafesi ve büyüklüğü nedir?
a = başlangıç pozisyonu ve bitiş pozisyonu
Mesafe (d) = 2 m + 2 m = 4 m
Yer değiştirmenin büyüklüğü (d) = 2 m – 2 m = 0. Son konum = başlangıç konumu, dolayısıyla yer değiştirme yok.
Örnek problem 3:
Bir öğrenci önce doğuya doğru 2 metre, sonra batıya doğru 1 metre hareket ediyor. Öğrencinin yer değiştirmesinin mesafesi ve büyüklüğü nedir?
a = başlangıç pozisyonu, b = bitiş pozisyonu.
Mesafe (d) = 2 m + 1 m = 3 m
Yer değiştirmenin büyüklüğü (d) = 2 m – 1 m = 1 m. Yer değiştirmenin yönü = doğu
3. Hız ve sürat
Sürat skalar bir nicelik iken, hız vektörel bir niceliktir. Hız, hızın büyüklüğünden ve yönünden oluşur. Hızın sembolü v, ivmenin sembolü ise v (velocity)'dir. Sürat ve hızın uluslararası birim sistemi metre/saniyedir (m/s).
a. Ortalama hız ve ortalama sürat
Örnek problem 1:
Bir öğrenci 1 saniye boyunca doğuya doğru 2 metre hareket ediyor. Öğrencinin ortalama hızı ve ortalama ivmesinin büyüklüğü nedir?
Ortalama hızın yönü = yer değiştirmenin yönü = doğuya doğru
Örnek problem 2:
Bir öğrenci 1 saniye boyunca doğuya doğru 2 metre, ardından 2 saniye boyunca batıya doğru 1 metre hareket ediyor. Öğrencinin ortalama hızı ve ortalama ivmesinin büyüklüğü nedir?
Ortalama hızın yönü = yer değiştirmenin yönü = doğuya doğru
b. Anlık hız ve anlık ivme
Anlık hız = çok kısa bir zaman aralığında kat edilen çok küçük mesafe. Anlık hızın büyüklüğü = çok kısa bir zaman aralığında kat edilen çok küçük yer değiştirme. Eğer daha önce motosiklet veya araba kullandıysanız, mutlaka bir hız göstergesi görmüşsünüzdür. Motosiklet sürerken, motosikletin hızı değişir ve hız göstergesi tarafından gösterilir.
Fizikte, anlık hız genellikle "sürat" olarak kısaltılır. Benzer şekilde, anlık ivme de genellikle "ivme" olarak kısaltılır. Lütfen ivmenin büyüklüğünü hız ile değiştirebileceğimizi unutmayın. Bunun nedeni, ivmenin büyüklüğünün sürate eşit kabul edilmesidir. İvmenin büyüklüğü sürate eşit kabul edilir çünkü mesafe ve yer değiştirmenin büyüklüğü çok küçükse aynıdır. Mesafe ve yer değiştirmenin büyüklüğü her zaman aynı olmasa da (mesafe ve yer değiştirme hakkındaki tartışmayla karşılaştırın), mesafe ve yer değiştirmenin büyüklüğü çok küçükse aynı değere sahip olmaları gerekir.
4. Hızlanma
İvme vektörel bir niceliktir, dolayısıyla ivmenin büyüklüğü ve yönü vardır. İvmenin sembolü a'dır (ivme). İvmenin SI birimi metre bölü saniye karedir (m/s²).2).
a. Ortalama ivme
Örnek problem:
Bir araba, duruştan doğuya doğru hareket etmeye başlar ve 5 saniye boyunca 10 m/s hıza ulaşır. Ortalama ivmenin büyüklüğünü hesaplayın!
Ortalama ivmenin yönü doğuya doğrudur.
Ortalama olarak, aracın hızı her saniyede 2 m/s artmaktadır. Aracın ivmesinin büyüklüğü sabit ise, aracın hızı her zaman her saniyede 2 m/s artar. Aracın ivmesinin büyüklüğü sabit değilse, aracın hızı her zaman her saniyede 2 m/s artmaz. Aracın hızı ilk saniyede 1 m/s, sonraki saniyede ise 3 m/s artabilir. Ancak ortalama olarak, 5 saniye boyunca hareket halindeyken, aracın hızının büyüklüğü her saniyede 2 m/s artar.
b. Anlık ivme
Anlık ivme, çok kısa bir zaman aralığında meydana gelen hız değişimidir. Anlık ivmeye genellikle ivme denir. Bu nedenle, ivme denildiğinde, kastedilen anlık ivmedir. Bir cismin ivme yaşadığı, hızının değişmesi durumunda söylenir. Hız da vektörel bir niceliktir ve hızın büyüklüğünü ve yönünü içerir. Bu nedenle, hareket eden bir cismin ivme yaşadığı üç koşul vardır. Birincisi, bir cismin ivme yaşadığı, hızın veya süratin büyüklüğünün değişmesi durumunda söylenir (hızın yönü sabittir).
Birinci örnekte, bir araba başlangıçta durmaktadır (v = 0). Bir saniye sonra hızı 5 m/s'ye çıkar. Arabanın hızı arttığı için, arabanın ivmelendiği söylenir. İkinci örnekte, bir araba başlangıçta 5 m/s hızla hareket etmektedir. Bir saniye sonra araba durur. Arabanın hızı azaldığı için, arabanın negatif ivme yaşadığı veya yavaşlama yaşadığı söylenir. İkinci olarak, bir cismin hızının yönü değişirse (hızın veya süratin büyüklüğü sabit kalır), cismin ivme yaşadığı söylenir. Hızın yönü = yer değiştirmenin yönü = hareketin yönü. Üçüncü olarak, bir cismin hızının hem büyüklüğü hem de yönü değişirse, cismin ivme yaşadığı söylenir.
