Kuvvetler ve Newton yasaları: çalışma rehberi

Temel fikirler

Newton yasaları kuvveti harekete bağlar. Bir cisme etki eden net kuvvet kütle çarpı ivmeye eşittir ve her kuvvetin başka bir cisme etki eden eşit büyüklükte, zıt yönlü bir eşi vardır.

• Cisme etki eden tüm kuvvetleri gösteren serbest cisim diyagramı çizin ve bunları vektör olarak toplayın: ΣF = ma, her eksende ayrı ayrı.
• Ağırlık mg’dir ve aşağıyı gösterir. Normal kuvvet yüzeye diktir ve her zaman ağırlığa eşit değildir.
• Kinetik sürtünme μ_k N’dir ve kaymaya karşı koyar. Statik sürtünme en çok μ_s N değerine kadar kendini ayarlar.
• Eğik düzlemde ağırlığı eğim boyunca mg sin θ ve yüzeye doğru mg cos θ olarak ayırın.

Temel denklemler

• ΣF = ma
• W = mg
• f = μN
• a = g sin θ (frictionless incline)
• F = kx (Hooke’s law)

Çözümlü örnek

10 kg’lık bir kutu, μ_k = 0,20 olan 30° eğimli bir düzlemde aşağı kayar (g = 9,8 m/s²). Eğim boyunca: mg sin θ = 10 × 9,8 × 0,5 = 49 N. Sürtünme: μ_k mg cos θ = 0,20 × 10 × 9,8 × 0,866 = 17 N. Net kuvvet 32 N’dur, bu yüzden a = 32 ÷ 10 = 3,2 m/s².

Sık yapılan hatalar

• Normal kuvvetin her zaman mg’ye eşit olduğunu varsaymak. Eğik düzlemde ya da ek düşey kuvvetlerle değişir.
• Etki-tepki çiftini aynı cisme etki eden iki kuvvet saymak. Farklı cisimlere etki ederler ve hiçbir zaman birbirini götürmezler.
• Sürtünme formülünde normal kuvvet yerine ağırlığı kullanmak.

Alıştırma

Bu konudaki alıştırma sorularıyla kendinizi sınayın: Kuvvetler ve Newton yasaları