Bildiğiniz gibi, herhangi bir fiziksel nicelik iki türden birine aittir, ya skaler ya da vektördür. Bu yazıda hız ve ivme gibi kinematik özellikleri ele alacağız ve ayrıca ivme ve hız vektörlerinin nereye yönlendirildiğini göstereceğiz.
Hız ve ivme nedir?
Bu paragrafta bahsedilen her iki miktar da, bir cismi düz bir çizgide veya eğri bir yol boyunca hareket ettiriyor olsun, her türlü hareketin önemli özellikleridir.
Hız, koordinatların zamanla değişme hızıdır. Matematiksel olarak, bu değer kat edilen mesafenin zamana göre türevine eşittir, yani:
v¯=dl¯/dt.
Burada l¯ vektörü yolun başlangıç noktasından bitiş noktasına yönlendirilir.
İvme, hızın kendisinin zaman içinde değiştiği hızdır. Formül şeklinde şu şekilde yazılabilir:
a¯=dv¯/dt.
Açıkçası, ikinci türevini alarakyer değiştirme vektörü l¯ zaman içinde, ivmenin değerini de alacağız.
Hız metre bölü saniye olarak ölçüldüğü için, yazılı ifadeye göre ivme metre bölü saniye kare olarak ölçülür.
İvme ve hız vektörleri nerede?
Fizikte, bir cismin herhangi bir mekanik hareketi genellikle belirli bir yörünge ile karakterize edilir. İkincisi, vücudun uzayda hareket ettiği hayali bir eğridir. Örneğin, düz bir çizgi veya daire, yaygın hareket yollarının başlıca örnekleridir.
Vücudun hız vektörü, cismin yavaşlamasına veya hızlanmasına, düz bir çizgide veya bir eğri boyunca hareket etmesine bakılmaksızın her zaman hareket yönünde yönlendirilir. Geometrik terimlerle konuşursak, hız vektörü cismin o anda bulunduğu yörünge noktasına teğetsel olarak yönlendirilir.
Bir malzemenin veya vücut noktasının ivme vektörünün hız ile hiçbir ilgisi yoktur. Bu vektör hız değişimi yönündedir. Örneğin, doğrusal hareket için, a¯ değeri v¯ ile örtüşebilir veya v¯'nin tersi olabilir.
Vücuda etki eden kuvvet ve ivme
Cismin ivme vektörünün hız vektörünün değişimine yönelik olduğunu bulduk. Ancak, yörüngenin belirli bir noktasında hızın nasıl değiştiğini belirlemek her zaman kolay değildir. Ayrıca hız değişimini belirlemek için işlemin yapılması gerekmektedir.vektör farklılıkları. a¯ vektörünün yönünü belirlemedeki bu zorluklardan kaçınmak için, hızlı bir şekilde bulmanın başka bir yolu var.
Aşağıda her öğrenci için Newton'un ünlü ve iyi bilinen yasası var:
F¯=ma¯.
Formül cisimlerdeki ivmenin sebebinin üzerlerine etkiyen kuvvet olduğunu gösterir. Kütle m bir skaler olduğundan, kuvvet vektörü F¯ ve ivme vektörü a¯ aynı yöndedir. Bu gerçek, a¯ miktarının yönünü belirlemeye ihtiyaç duyulduğunda pratikte hatırlanmalı ve uygulanmalıdır.
Vücuda birkaç farklı kuvvet etki ediyorsa, ivme vektörünün yönü tüm kuvvetlerin ortaya çıkan vektörüne eşit olacaktır.
Dairesel hareket ve ivme
Bir vücut düz bir çizgide hareket ettiğinde, ivme ya ileri ya da geri yönlendirilir. Bir daire içinde hareket durumunda, hız vektörünün sürekli yönünü değiştirmesi nedeniyle durum karmaşıktır. Yukarıdakilerin ışığında, toplam ivme iki bileşeni tarafından belirlenir: teğetsel ve normal ivmeler.
Teğetsel ivme, hız vektörüyle tamamen aynı şekilde veya ona karşı yönlendirilir. Başka bir deyişle, bu ivme bileşeni yörüngeye teğet boyunca yönlendirilir. Teğetsel ivme, hızın kendi modülündeki değişikliği tanımlar.
Normal ivme, eğriliği dikkate alınarak, yörüngenin verilen noktasına normal boyunca yönlendirilir. Dairesel hareket durumunda, bu bileşenin vektörü şunu gösterir:merkeze, yani normal ivme dönme yarıçapı boyunca yönlendirilir. Bu bileşene genellikle merkezcil denir.
Tam ivme bu bileşenlerin toplamıdır, dolayısıyla vektörü daire çizgisine göre keyfi olarak yönlendirilebilir.
Cisim lineer hızı değiştirmeden dönüyorsa, o zaman sadece sıfır olmayan bir normal bileşen vardır, bu nedenle tam ivme vektörü dairenin merkezine doğru yönlendirilir. Bu merkezin, vücudu yörüngesinde tutan bir kuvvetten de etkilendiğini unutmayın. Örneğin, Güneş'in yerçekimi kuvveti Dünyamızı ve diğer gezegenleri yörüngelerinde tutar.
