Atışlar

Reklam Alanı 4
Reklam Alanı 6

Atışlar

Fizik dersi konularından olan atışlar konusunun içeriğine günlük yaşamda sıklıkla karşılaşmak mümkündür. Dalından düşen meyveler, yapraklar atış konusu başlığı altında yer almaktadır.

Yerçekimi kanununda öğrendiğiniz üzere yukarıdan bırakılan cisimler aşağıya düşmektedir. Yerçekimi kuvvet ise o cismin ağırlığı anlamına gelmektedir. Yerçekimi kuvvetine bağlı ortaya çıkan cismin ağırlığı G harfi ile ifade edilmekte olup;

G = mg formülü ile bulunmaktadır.

Yerin çekim alanı ya da yerçekimi ivmesi ifadelerinin karşılığı g harfidir. Hareket ve dinamik konusunda bahsi geçmiş olan yerçekimi ivmesinin birimi ivme birimi ile aynıdır. SI birim sistemi m/s2 veya N/kg olarak ifade edilmektedir.

Serbest Düşme Nedir?

Serbest düşme havasız bir ortamda ve cisme hız verilmeden kendi halinde bırakılması ile ortaya çıkan düşme hareketidir. Serbest düşme olabilmesi için ortamın havasız olması ilk koşuldur, cisme hız verilmeden kendi halinde düşmesi gerekliliği de ikinci koşul olarak karşımıza çıkmaktadır.

Serbest düşme sırasında cisim aşağıya doğru kendiliğinden hız alarak düşer. Yerçekimi ivmesi olarak tanımladığımız g her saniye artarak devam eder. Yerçekimi ivmesi;

g = 9,8 m/s2 olarak formüle edilebilir. Rakamın 9,5’tan büyük küsuratı olması nedeniyle;

g = 10 m/s2 olarak da alınabilmektedir.

Ortamda hava var ise çelik bilye ve kuş tüyü karşılaştırmasında çelik bilyenin daha önce yere düştüğü gözlemlenebilmektedir. Havasız ortamda ise çelik bilye ve kuş tüyünün aynı anda yere düştüğü görülecektir.

Serbest düşme yapan bir cismin konum, hız ve ivme hareketlerinin zamana göre grafikleri aşağıdaki gibi olmaktadır.

Serbest düşüşte cismin hızı ve aldığı yol her saniye katlanarak artış göstermektedir. 1 saniyenin sonunda aldığı yol h birim kadar kabul edilirse, 2. saniyede 3h, 3. saniyede 5h olarak katlanarak artmaktadır.

Cismin aldığı yol olan h biriminin hesaplanmasında yerçekimi ivmesi ve zaman faktörleri dikkate alınarak;

2 formülü ile bulunur.

Cismin hızı, yerçekimi ivmesi ve zaman çarpımı ile bulunur.

v = g.t

 

Hava Direnci Nedir?

Serbest düşme hareketini atışlar konusunda incelerken cismin hiçbir dış etkenden etkilenmediğini varsayarak tanımlamalar ve hesaplamalar yaptık. Gerçek hayatta ise sıvı veya gaz gibi akışkanlar hava içerisinde bulunmakta ve serbest düşüş yapan cisme direnç uygulamaktadırlar.

Direnç kuvvetinin büyüklüğü;

  • Cismin hareket doğrultusuna dik açıda bulunmaktadır
  • En geniş kesit alanına (A) doğru orantıdadır
  • Cismin hızının kendisine ya da karesine doğru orantılıdır
  • Cismin şekil durumundan ve havanın yoğunluğundan etkilenir

Yeryüzünde hareket eden her nesne üzerine hava tarafından direnç kuvveti uygulanır ve bu direnç kuvveti nesnelerin hızlarının karesi ile orantılı olmaktadır. Direnç kuvveti;

F direnç kuvveti = k.A.v2 formülü ile bulunabilmektedir. Sabit katsayı olarak k alınmıştır.

Şekillerin en geniş kesit alanlarına göre direnç kuvvetinin etkisi de değişiklik göstermektedir. Aşağıdaki şekillerin serbest düşüşlerinde direnç kuvveti ilk şekildeki cisme en az etki etmektedir.

Hava mevcut ortamda m kütle ağırlığındaki cisim hız verilmeden serbest bir şekilde bırakıldığında, başlangıç hızı sıfır iken direnç kuvveti de sıfır olmaktadır. Hız arttıkça havanın cisim üzerindeki direnç kuvveti de artacaktır. Direnç kuvveti ile cisim ağırlığı eşitlenene kadar direnç kuvveti hızla doğru orantılı olarak artar. Cisim ağırlığı ile direnç kuvveti rakamları eşitlenince cismin düşüş hızı sabit olacaktır. Sabit olan bu hız limit hız olarak adlandırılmaktadır. Aşağıdaki şekilde tanımın şeması yer almaktadır.

Cismin düştüğü yönü pozitif kabul edersek ve hava olan bir ortamda cisim serbest düşüş yaparsa hız-zaman grafiği şekildeki gibi olur;

Cismin bırakılış hızı limit hızından düşük olursa hız-zaman grafiği değişiklik göstermekte olup, aşağıdaki şekildeki gibi görüntülenmektedir.

Cisim hızla atılırsa ve bu hız limit hızından fazla olursa, bir süre cisim limit hızına ulaşana kadar yavaşlayacaktır, sonrasında sabit bir hızla aşağıya doğru inecektir. Bu anlatımın grafiği aşağıdaki gibidir.

Havasız Ortamda Yukarıdan Aşağıya Düşey Atış

Yerden h yükseklikte ve havasız ortamda bir cisim v0 hızıyla aşağıya doğru bırakıldığında cismin hızı ağırlığı ile doğru orantılı olarak g ivmesiyle giderek hızlanan bir düşüş yapacaktır. Atış olmasının serbest düşmeden farkı başlangıç hızının bulunmasından kaynaklanmaktadır.

Aynı yükseklikten iki cisimden birinde serbest düşüş, diğerinde ilk hız söz konusu olduğunda ve cisimler karşılaştırıldığında ilk hıza sahip olan cismin daha önce düştüğü ve daha hızlı bir şekilde çarptığı görülecektir. Cisimlerin konum, hız ve ivme-zaman grafikleri aşağıdaki gibi olacaktır.

Havasız Ortamda Aşağıdan Yukarıya Düşey Atış

Ortamın havasız olduğu bir alanda aşağıdan yukarıya doğru v0 hızla atılmış olan cisim yerçekimi ivmesinden kaynaklı olarak düzgün olarak yavaşlar ve bir an durur. Durmasının hemen ardından ulaşmış olacağı en yüksek noktadan serbest düşüş hareketi yaparak düşer.

İniş hareketi çıkış hareketi ile ters hareketlerdir. Bilinmesi gerekir ki bu iki hareketin de süresi eşittir. Çıkış anında herhangi bir yerdeki hız ile iniş anında aynı noktadaki hız birbirine eşit olmaktadır. Yere inme şekli ise hızlı bir çarpma şeklinde olacaktır.

Kütle Çekim Kuvveti Kanunu Nedir?

Fizikte atışlar konusu içerisinde bilinmesi gereken bir konu da kütle çekim kuvvetidir. Yerden yüksekte olacak şekilde bir cismin bırakılması sonucunda cismin yere düşmesinin nedeni kütle çekim kuvvetinden kaynaklanmaktadır.

Şekildeki iki cismin kütle merkezleri arasındaki mesafe d kabul edilirse, m1 ve m2 cisimlerinin birbirlerine uyguladıkları çekim kuvveti zıt yönlüdür ve eşit büyüklüktedir. Kütle çekim kuvveti;

formülü ile bulunabilmektedir. Burada bulana G genel çekim kuvvetidir, sabit bir sayıdır;

G = 6,67 . 10-11 N . m2/kg2 olarak alınmaktadır.

Yukarıdaki bağlantıdan da anlaşılacağı gibi iki kütle arasındaki büyüklük çekim kuvvetine etki etmemekte olup, cisimlerin büyüklükleri farklı dahi olsa çekim kuvvetleri eşittir.

Yer Çekimi İvmesi Nedir?

Yukarıdaki şemada m kütleli cismin ağırlığı M kütleli Dünya üzerinde bulunmaktadır. m kütleli cismin ağırlığı ile iki kütlenin çekim kuvveti birbirine eşittir. Buna göre denilebilir ki dünyadan uzaklaşma söz konusu oldukça, uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak çekim ivmesi azalır.

G = Fç

mg = G .

g = G .

Dünyanın merkezine doğru çekim ivmesi azalacak ve tam merkezde sıfır olacaktır. Kutuplarda çekim ivmesi maksimum seviyeye ulaşacaktır. Bunun nedeni,

  • Dünya kutuplardan basık şekillidir, Dünya üzerinde r küçük olduğunda g çekim ivmesi daha büyük olacaktır.
  • Dünya dönerken ekvatordaki bir noktanın çizgisel hızı kutuplara oranla daha büyüktür.

Ekvatordaki çekim ivmesi 9.78 N/kg iken kutuplarda bulunan çekim ivmesi 9,81 N/kg’dır.

Reklam Alanı 5

ÖSYM LYS SINAVI GERİ SAYIM
10 Haziran 2017 Cumartesi

Üye OlŞifremi Unuttum

SOLDA SABİT REKLAM
SAĞDA SABİT REKLAM