Kuvvetin Büyüklüğünün Ölçülmesi

TEMAS GEREKTİREN VE TEMAS GEREKTİRMEYEN KUVVETLER

Kuvvet, en basit anlamıyla itme veya çekme olarak tanımlanır. Kuvvet, temas gerektiren ve temas gerektirmeyen kuvvetler olmak üzere iki çeşittir. Fiziksel temas sonucu cisimleri etkileyen kuvvet türüne temas gerektiren kuvvetler denir. Rüzgarlı havalarda ağaç dallarının sallanması, uçurtmanın uçması, futbolcunun vurduğu topun hareketlenmesi, bir bisikletlinin pedal çevirmesi, bir inşaat işçisinin tuğlaları taşıması temas gerektiren kuvvetlere örnektir.

Cisimlere temas etmeden etkisini gösterebilen kuvvetlere ise temas gerektirmeyen kuvvetler denir. Yünlü kumaşa sürtülen plastik çubuğun küçük kağıt parçalarını çekmesi, mıknatısın toplu iğne gibi cisimleri çekmesi, havaya atılan bir topun bir süre sonra yere düşmesi gibi durumlarda hareketi sağlayan kuvvet, temas gerektirmeyen kuvvettir.

KUVVETİN ÖLÇÜLMESİ

Bir kuvvetin uygulandığında ki büyüklüğünün bilinmesi o kuvvetin sebep olacağı etkileri önceden tahmin etmede bize kolaylık sağlamaktadır. Örneğin, otomobil üreticileri ürettikleri otomobillere farklı büyüklüklerde kuvvet uygulayarak otomobillerin dayanıklılığını ölçerler. Bu çarpışma testleri günlük hayatta oluşabilecek kazalara karşı alınacak önlemlerde bizlere yol gösterir.

  • Uygulandığında çeşitli etkilere sebep olan kuvvet dinamometre adı verilen aletle ölçülür.
  • Kuvvetin birimi Newtondur.
  • Newton kısaca N harfi ile gösterilir.

Dinamometrenin içinde bir yay bulunur. Yayın ucuna asılan bir cisim, sahip olduğu ağırlık sebebi ile yaya bir kuvvet uyguladığı için yayın esnemesine neden olur. Yay da asılı olan cisme yukarı doğru bir kuvvet uygulayarak cismi yukarı doğru çekmeye çalışır. Böylece cisim yaya asıldıktan sonra oluşan sistem; cismin ağırlığı ile yayda oluşan kuvvet dengeleninceye kadar bir süre aşağı – yukarı hareket eder, daha sonra durur. Dinamometre üzerindeki ölçeklendirilmiş gösterge uygulanan kuvvetin değerini gösterir. Farklı kuvvetleri ölçen dinamometreler yapılabilmesi için kullanılan yayın kalınlığı ve cinsi değiştirilir. Yay kalınlaştıkça daha dayanıklı olur ve daha büyük kuvvetleri ölçebilir. Aynı şekilde esnekliği az olan yaylarda dinamometreye bağlanırsa daha büyük kuvvetleri ölçebilir. Dinamometreleri üzerinde ölçebileceği en büyük kuvvet değeri gösterilir. Yaya uygulanan kuvvet sürekli olarak artırıldığında kuvvetin belli bir değerine kadar yayın esneklik özelliği korunurken yayın uzama miktarı artmaktadır. Ancak yaya gereğinden fazla kuvvet uygulandığında yay, esneklik özelliğini kaybedeceğinden eski şekline dönemeyecektir.
Elmadan Evrene İngiliz bilim adamı Isaac Newton (1642-1727) genç yaşlarında Cambridge Üniversitesinde bir ağacın altında otururken kafasına ağaçtan bir elma düştü. Elbette bu durumu yaşayan ilk insan Newton değildi ama bunun nedenini açıklayan ilk kişiydi. Elmanın ağaçtan düşmesinin nedeninin yer çekimi olduğuna inandı. Ayrıca yer çekiminin sadece dünyada değil tüm evrende var olduğunu öne sürdü. Bilim adamları bugün evrenin oluşumu ve sonrasını yer çekimi teorisiyle tahmin etmeye çalışıyorlar.
Çekim gücü olan nesneler birbirlerine yakınlaştıklarında çekim harekete geçer ve onları birbirine çekmeye çalışır. Çekimin gücü maddenin miktarına bağlıdır. Örneğin gezegenimiz ağırdır. Dünya ile ona yakın veya üzerinde olanlar arasında güçlü bir çekim kuvveti vardır. Dünya’nın çekim gücü, uydusu olan Ay’ı yörüngede tutar. Aynı şekilde Güneş’in çekim gücü Dünya’yı ve Güneş Sistemi’ndeki diğer gezegenleri yörüngelerinde tutar ve Güneş’in çevresinde döndürür.

HAYATIMIZDAKİ SÜRTÜNME KUVVETİ

Cismin hareketine zıt yönde kuvvet uygulayan, hareketini yavaşlatan ya da engelleyen, temas gerektiren kuvvete sürtünme kuvveti denir.

• Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeylerin pürüzlü ya da pürüzsüz oluşuna göre değişir.

• Kütlesi büyük olan cisimlerin sürtünme kuvvetleri de büyüktür.

Sürtünme kuvveti, bazı durumlarda hayatımızı kolaylaştırırken bazı durumlarda ise zorlaştırır.
Olumlu Yönleri

  • Yürümemizi, dans edebilmemizi, yazı yazmamızı kolaylaştırır.
  • Otomobil lastikleri ile yol arasındaki sürtünme, otomobilin hem hareketini hem de durmasını sağlar.
  • Birçok makinenin çalışma prensibinde sürtünme kuvveti vardır.

Olumsuz Yönleri 

  • Yürürken dans ederken sürtünmeden dolayı ayakkabılarımız yıpranır.
  • Sürtünmeden dolayı zamanla otomobil lastikleri yıpranır.
  • Zamanla makine parçaları sürtünmeden dolayı ısınır, aşınır ve makinenin verimi düşer.

Buzlu yollarda sürtünme kuvveti az olduğu için araçların hareketi zorlaşır ve araçlar duramaz. Sürtünme kuvvetini arttırmak için kışın karlı havalarda lastiklere zincir takılır.

Sürtünme kuvvetinin neden olacağı olumsuzlukları önlemek için şunlar yapılabilir:

  • Pürüzlü yüzeyler zımparalanır.
  • Makinelerin hareketli parçaları, zincirler, kapı menteşeleri yağlanır.
  • Araçların hava ile sürtünmesini azaltmak için araçlar aerodinamik hâle getirilir.

Sürtünme kuvvetinin olmadığı durumlarda oluşabilecek olumsuzlukları önlemek için şunlar yapılabilir:

  • Yüzey pürüzlü hâle getirilir
  • Otomobil lastiklerine zincir takılır.
  • Topun kaymaması için kaleci eldivenlerinin iç yüzü pürüzlü bir madde ile kaplanır.

Aerodinamik Nedir?

Uçakların, roketlerin ve füzelerin havadaki hareketlerini belirleyen ilkeleri açıklayan bilim dalıdır. Otomobillerin, hızlı trenlerin, gemilerin tasarımıyla, köprülerin ve çok yüksek yapıların şiddetli rüzgâra dayanabilecek biçimde tasarlanmalarıyla ilgilenir.

Hava Direnci ve Su Direnci

Hava ve su, cisimlere sürtünme kuvveti uygular. Uygulanan bu kuvvete direnç adı verilir.

Hava Direnci

Hava ortamında hareket eden cismin hareketini zorlaştıran dirence hava direnci denir.

Paraşüt ile hava arasında gerçekleşen     sürtünme sayesinde hava, paraşüte direnç uygular ve paraşütün hareketini yavaşlatır.

Rüzgârın çok sert olduğu zamanlarda paraşüte uygulanan hava direnci artar ve bu durum kazalara neden olabilir.

Su Direnci

Su içerisinde hareket eden cismin hareketini zorlaştıran dirence su direnci denir.

Suya dalarken ellerimizi birleştirip dik olarak atlarız. Bu sayede suyun vücudumuza gösterdiği direnç azalır, daha derinlere dalabiliriz.

Suya ellerimiz açık olarak atladığımızda, suyun direnci ile daha fazla karşılaşırız. Karşılaştığımız direncin etkisi yüzünden vücudumuz zarar görebilir.
Havanın ve suyun, cisimlerin hareketine karşı gösterdiği direnç, temas gerektiren kuvvettir. Suyun direnci havanın direncinden daha büyüktür.