Hareket, içinde yaşadığımız dünyanın temel özelliklerinden biridir. Fizikten, tüm cisimlerin ve onları oluşturan parçacıkların mutlak sıfır sıcaklıklarda bile uzayda sürekli hareket ettiği bilinmektedir. Bu yazıda, fizikte mekanik hareketin önemli bir kinematik özelliği olarak ivmenin tanımını ele alacağız.
Hangi boyuttan bahsediyoruz?
Tanıma göre, hızlanma zamanla hızın değişme sürecini nicel olarak tanımlamanıza izin veren bir niceliktir. Matematiksel olarak ivme şu şekilde hesaplanır:
a¯=dv¯/dt.
İvmeyi belirlemeye yönelik bu formül, sözde anlık değeri a¯ tanımlar. Ortalama ivmeyi hesaplamak için hız farkının daha uzun bir süreye oranını almalısınız.
a¯ değeri bir vektördür. Hız, cismin düşünülen yörüngesine teğet boyunca yönlendirilirse, ivme şu şekilde olabilir:tamamen rastgele bir şekilde yönlendirilir. Hareketin yörüngesi ve v¯ vektörü ile ilgisi yoktur. Bununla birlikte, hareketin her iki adlandırılmış özelliği de ivmeye bağlıdır. Bunun nedeni, nihayetinde, vücudun yörüngesini ve hızını belirleyen ivme vektörüdür.
a¯ ivmesinin nereye yönlendirildiğini anlamak için Newton'un ikinci yasasını yazmak gerekir. Bilinen biçimiyle şöyle görünür:
F¯=ma¯.
Eşitlik, iki vektörün (F¯ ve a¯) sayısal bir sabit (m) aracılığıyla birbiriyle ilişkili olduğunu söyler. Vektörlerin özelliklerinden pozitif bir sayı ile çarpmanın vektörün yönünü değiştirmediği bilinmektedir. Başka bir deyişle, ivme her zaman toplam F¯ kuvvetinin cisim üzerindeki etkisine yöneliktir.
Değerlendirilmekte olan miktar, metre kare/saniye cinsinden ölçülür. Örneğin, Dünya'nın yüzeyine yakın yerçekimi kuvveti cisimlere 9.81 m/s2 ivme kazandırır, yani havasız uzayda serbestçe düşen bir cismin hızı 9.81 artar. m/s her saniye.
Tekdüze hızlandırılmış hareket kavramı
Genel durumda ivmeyi belirleme formülü yukarıda yazılmıştır. Bununla birlikte, pratikte, sözde düzgün hızlandırılmış hareket için problemleri çözmek genellikle gereklidir. Teğetsel ivme bileşenlerinin sabit bir değer olduğu cisimlerin böyle bir hareketi olarak anlaşılır. İvmenin normal bileşeninin değil, teğetselin sabitliğinin önemini vurguluyoruz.
Eğrisel hareket sürecinde cismin toplam ivmesi iki bileşen olarak gösterilebilir. Teğetsel bileşen, hız modülündeki değişikliği tanımlar. Normal bileşen her zaman yörüngeye dik olarak yönlendirilir. Hız modülünü değiştirmez, ancak vektörünü değiştirir.
Aşağıda, hızlandırma bileşeniyle ilgili soruyu daha ayrıntılı olarak ele alacağız.
Düz bir çizgide düzgün bir şekilde hızlanan hareket
Vücut düz bir çizgide hareket ederken hız vektörü değişmediğinden, normal ivme sıfırdır. Bu, toplam ivmenin yalnızca teğetsel bileşen tarafından oluşturulduğu anlamına gelir. Düzgün ivmeli hareket sırasında ivmenin tanımı aşağıdaki formüllere göre yapılır:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Bu üç denklem kinematiğin temel ifadeleridir. Burada v0 cismin ivmeden önceki hızıdır. Başlangıç denir. S değeri, vücudun t süresi boyunca düz bir yörünge boyunca kat ettiği yoldur.
Bu denklemlerden herhangi birinin yerine t zamanının değeri ne olursa olsun, her zaman aynı ivmeyi elde edeceğiz, çünkü düşünülen hareket türü sırasında değişmez.
Hızlı dönüş
Hızlı bir daire etrafında hareket etmek, teknolojide oldukça yaygın bir hareket türüdür. Bunu anlamak için millerin dönüşünü hatırlamak yeterlidir,diskler, tekerlekler, yataklar. Bir daire içinde düzgün bir şekilde hızlandırılmış hareket sırasında bir cismin ivmesini belirlemek için, genellikle doğrusal değil, açısal nicelikler kullanılır. Örneğin açısal ivme şu şekilde tanımlanır:
α=dω/dt.
α değeri, her saniyenin karesi için radyan cinsinden ifade edilir. a niceliğinin teğetsel bileşeniyle olan bu ivme aşağıdaki gibi ilişkilidir:
α=at/r.
Üniform olarak hızlandırılmış dönüş sırasında α sabit olduğundan, teğetsel ivme at artan dönüş yarıçapı r ile doğru orantılı olarak artar.
Eğer α=0 ise, dönüş sırasında yalnızca sıfır olmayan normal ivme vardır. Bununla birlikte, bu harekete düzgün bir şekilde hızlandırılmamış, düzgün değişken veya düzgün dönüş adı verilir.
