İvme
İvme, belirli bir yönde hareket etmekte olan bir cismin hızının belirli bir zaman aralığındaki değişim miktarıdır. Başka bir deyişle ivme, bir cismin hızının değişim hızıdır. Hız ise, hareketli bir cismin belirli bir zaman aralığında aldığı yolun uzunluğudur ve fizikte hız her zaman hareketin yönüyle birlikte belirtilir. İvme genellikle hızın artması olarak düşünülür, ama fizikte ivme hızın azalması anlamına da gelir.
Bir motorlu aracın, örneğin bir otomobilin gaz pedalına basıldığında araç hızlanır. Hızın belirli bir zaman aralığındaki bu artışı, aracın izlemekte olduğu yol doğrultusundaki ivmesidir. Örneğin, eğer araç 10 saniyelik bir süre içinde saatte 50 km hıza ulaşmışsa, ortalama ivmesi her saniye için saatte 5 kilometredir. Yani araç her saniye, saatte 5 km daha hızlı yol almıştır. Eğer araç bu ivmeyle hızlanmaya devam ederse ikinci 10 saniyenin sonunda hızı saatte 100 kilometreye ulaşır.
Eğer sürücü, saatte 50 km hızla giderken frene basarsa ve araç yavaşlayıp 5 saniye sonra durursa, ivme (bu kez yavaşlama) her saniye için saatte 10 kilometredir. Hızın azalmasına bazen eksi ya da negatif ivme de denir.
Aynı şey bir bisiklet için de geçerlidir; ama bisikletlerin hızı biraz daha yavaş artar. Pedallar hızla çevrilirse bisikletin hızı 5 saniye sonra saatte yaklaşık 22 kilometreye ulaşabilir. Bisikletin bu hıza ulaşması için her saniye 1,2 metre daha hızlı yol alması gerekir. Böylece birinci saniyenin sonunda hızı saniyede 1,2 metreye, üçüncü saniyenin sonunda saniyede 1,2x3 yani 3,6 metreye, beşinci saniyenin sonunda da saniyede 1,2x5 yani 6 metreye ulaşmış demektir. Saniyede 6 metrelik bir hız da yaklaşık olarak saatte 22 km hıza eşittir. Eğer bisiklet bu ivmeyle hızlanmaya devam edecek olursa 22. saniyenin sonunda saniyede 26,4 metrelik bir hıza ulaşmış olur. Bu da yaklaşık olarak saatte 100 km hız demektir. Ama bu ancak bazı yarış bisikletlerinin ulaşabileceği kadar yüksek bir hızdır.
Bir otomobil ya da bisikletin hızını değiştirmek için belirli bir kuvvetin uygulanması gerekir. Otomobili durdurmak için sürücü fren pedalına basınca, tekerleğin iç kesimindeki fren pabuçları tekerleğe sıkıca yapışır; işte bu fren pabuçları ile tekerlek arasındaki sürtünme kuvveti otomobili durdurur. Sürtünme kuvveti ne kadar büyükse, otomobil o kadar çabuk durur. Bunun tersine, eğer otomobil çok çabuk hızlandırılmak isteniyorsa, sürücü gaz pedalına sertçe basar ve bunun sonucunda motora daha çok yakıt gider. Böylece motora beslenen ek enerji daha büyük bir kuvvetin oluşmasına yol açarak otomobilin daha kısa sürede hızlanmasını yani ivmelenmesini sağlar.
Bazı durumlarda hızlanma çok daha çabuk gerçekleşir, yani ivme daha büyük olur. Örneğin raketle vurulan bir top ya da silahtan ateşlenen bir mermi, kendisini iten kuvvet daha üzerinden kalkmadan çok çabuk ve çok büyük bir ivme kazanır. Bu cisimlerin çok büyük hızlara ulaşmaları için geçen süre çok kısadır ve saniyenin bindelik kesirleriyle ölçülür. Bir cismin bu kadar büyük bir ivme kazanabilmesi için o cisme etki eden kuvvetin de çok büyük olması gerekir.
misal
şeklini örnek alalım cisim ilk 2 saniyede 20 v hızdan 0 a düşüyor ama hızda azalma gerçekleştiğinden bir eksiliş söz konusudur bu yüzden saniyede 2 saniyede - 20 v yavaşlamıştır diyebiliriz eğer hızlanma söz konusu olsa idi 2 saniye içerisinde 20 v hızla hızlanmıştır derdik.o zaman ivme t sürede aldığı yoldur 2 t de - 20 v ise t sürede -10 ivmeyle yavaşlamıştır diyebiliriz cisim için.eğer böyle bir grafik görürseniz aşağı doğru iniş varsa bu cisim her koşulda yön değiştiriyor demektir yani cisim yavaşlamış,durmuş ve göbekten ters istikamete geçmiştir.cisim yön değiştirdikten sonra 2 t ile 4 t arasında hızını 10 v ye çıkartıyordur peki neden hala -10 v diyoruz çünkü cisimin eski istikametine göre değerlendiriyoruz ve bu istikamet o istikametin zıt konumu olduğundan dolayı öbür istikameta artı dersek bunada eksi diyoruz.2 t sürede -10 v hız ise t sürede -5 v dir .4 t ve 6 t sürelerinde cisim ters istikamettede yavaşlayıp durmaya çalışıyor diyebiliriz bundan dolayı hızı 2 t sürede -10 v den 0 v olmuştur bu seferde artı 10 u ifade ediyor çünkü ters yönde bir eksiliş söz konusudur.
AYRICA BAKINIZ...
bir cisme uygulanan kuvvet arttıkça cisim o kadar hızlı gider bunu hepiniz bilirsiniz anlamayan yoktur herhalde duvara gücümüzü uyguladığımızda duvarın harekete geçmemesi bizim uyguladığımız fnet in onun kütlesini harekete geçirecek güçte olmamasından kaynaklanır..
İvme (Hız Değişimi)
Cisimlerin hareketleri her zaman sabit hızlı hareket biçiminde olmaz. Gidilen yolun durumuna göre bazen hızlanma bazen de yavaşlama olur. Eğer cisim gittikçe hızlanıyorsa, hızın değeri zamanla büyürken, yavaşlayan cisimlerde hız küçülür. Buna göre, hızlanan cisim bir an öncesinden daha çok yol almaya, yavaşlayan cisim de daha az yol almaya başlar.
İvme, hızın birim zamandaki değişim miktarı olarak tanımlanır. t1 anındaki hız V1 iken, t2 anındaki hız V2 olan bir cismin ivmesi DV = V2 - V1 ve bu hız değişimi içen geçen süre Dt = t2 - t1'dir. Hızın birim zamandaki değişimi yani ivme ise şu şekilde formülleştirilir a = DV / Dt. İvmenin birimi ise m/s2'dir.
Hızlanan Hareket
Yukarıdaki şekli incelediğimizde, araba ilk 5 saniyede ortalama 5 m/s hızla giderken, 10. saniyeden sonra hızını 10 m/s ye çıkarmış, 15. saniyeden sonra ise hızı 15 m/s olarak belirlenmiştir. Bu duruma göre aracın hızlanan hareket yaptığı söylenir.
Yukarıda verilen şeklin hız zaman grafiğini çizecek olursak şu şekil ortaya çıkar:
Şekilde de görüldüğü gibi hız zamanla artmaktadır. Araç 5. saniyede 5 m/s hızla ilerlerken, 10. saniyede 10 m/s, 15. saniyede ise 15 m/s hıza ulaşmaktadır. Yani araç zamanla hızını artırmakta ve düzgün hızlanan hareket yapmaktadır.
Her zaman aralığı için ivmeleri bulmak için kullanılacak formül a = V / t dir. Yapılacak işlemler sonrasında a1, a2, a3 için ivmelerin 1 m/s2 olduğu bulunmuştur. Aşağıdaki tablo İvme-Zaman grafiğine ilişkin bilgileri vermektedir.
Şekilde de görüldüğü gibi hız zamanla artmaktadır. Araç 5. saniyede 5 m/s hızla ilerlerken, 10. saniyede 10 m/s, 15. saniyede ise 15 m/s hıza ulaşmaktadır. Yani araç zamanla hızını artırmakta ve düzgün hızlanan hareket yapmaktadır.
Her zaman aralığı için ivmeleri bulmak için kullanılacak formül a = V / t dir. Yapılacak işlemler sonrasında a1, a2, a3 için ivmelerin 1 m/s2 olduğu bulunmuştur. Aşağıdaki tablo İvme-Zaman grafiğine ilişkin bilgileri vermektedir.
Her zaman aralığı için ivmeleri bulmak için kullanılacak formül a = V / t dir. Yapılacak işlemler sonrasında a1, a2, a3 için ivmelerin 1 m/s2 olduğu bulunmuştur. Aşağıdaki tablo İvme-Zaman grafiğine ilişkin bilgileri vermektedir.
Yavaşlayan Hareket
Bir cisim yavaşladığında hızı azalır. DV hız değişimi (-) işaretini alacağından cismin ivmesi de (-) olur. Yani cismin ivmesi azaldığından cisim düzgün yavaşlayan hareket eder.
Yukarıdaki verilen şekil incelendiğinde, araba ilk başlangıçta 15 m/s hızla giderken, 5. saniyeden sonra hızını 10 m/s ye , 10. saniyeden sonra ise hızı 15 m/s'ye düşürmüştür. 15. saniyeden sonra ise araç durmuştur. Bu duruma göre aracın yavaşlayan hareket yaptığı söylenir.
Düzgün hızlanan harekette olduğu gibi aracın bulunduğu her nokta için a1, a2, a3 ivmelerini hesapladığımızda a = -1 çıkmıştır. Bu durumda İvme -zaman grafiğini şu şekilde çizebiliriz.
İvme-zaman grafiğini incelediğimizde, aracın aynı ivme ile yavaşladığı görülmektedir. Bu durumdaki hareketlere düzgün yavaşlayan hareket denir.
Kuvvet, cisimlerin hızını değiştiren etkidir. Fakat bir kuvvet, her cisimde aynı zamanda aynı hız değişimini gerçekleştirmez. Aynı büyüklükteki iki kuvvetten birisi bir sandalyeye diğeri futbol topuna aynı süre etki ettiğinde top sandalyeye göre daha fazla hız kazanacaktır. Yani sandalye küçük ivme kazanırken top büyük ivme kazanmış olacaktır.
Cisimlerin kazandıkları ivme, hem cisme etki eden kuvvetin büyüklüğüne hem de cismin cinsine bağlı olarak değişiklik gösterir. Kuvvet etkisi ile hareketlenen cisimlerin ivmeleri aynı olduğunda büyük kütleli cisme etkiyen kuvvet daha büyüktür.
Her hangi bir cismi, sırası ile F, 2F ve 3F kuvvetleri ayrı ayrı hızlandırdığında, bu cismin ivmesi sırası ile a, 2a ve 3a olur. Yani her defasında cismi hızlandıran kuvvetin, cismin kazandığı ivmeye oranı sabittir. Buradan şu formülü elde ederiz:
Buradaki sabit oran, cismin ilerleme hareketine karşı gösterilen direnci simgeler. Buna da cismin eylemsizlik kütlesi ismi verilir. Eylemsizlik kütlesi m ile gösterilir. Eğer eylemsizlik kütlesi büyürse bu kuvvetin cisme kazandırdığı ivme azalır. Yani bir F kuvveti m kütleli bir cisme a ivmesi kazandırırsa, 2m ve 4m kütleli cisimlere a/2 ve a/4 ivmelerini kazandırır.
Bu bilgilerden yola çıkarak Newton'un II Hareket Yasasını şu şekilde tanımlayabiliriz: Cismi ivmelendiren kuvvetin cisme kazandırdığı ivmeye oranı sabit ve cismin kütlesine eşittir. Formül olarak ise;