Hareket ve Kuvvet Konu Anlatımı – TYT Fizik

Hareketin dili: konum, yol ve hız

Bir yolculuğun uzunluğu ile başlangıçtan uzaklaşman aynı bilgi değildir.

Eve dönünce yol silinmez

Evden çıkıp doğudaki parka kadar 300 m yürüdüğünü, sonra aynı yoldan 100 m geri geldiğini düşün. Ayakların 400 m yol almıştır; fakat artık evin yalnız 200 m doğusundasın. Hareketi anlatmak için hem izlenen yolu hem de başlangıç ve bitiş konumlarını bilmek gerekir.

Başlangıcı ve pozitif yönü seçtiğimizde bir referans sistemi kurarız. Evi sıfır, doğuyu pozitif seçersek son konum +200 m olur. Yer değiştirme son konum eksi ilk konumdur: $\displaystyle \Delta x=x_{\text{son}}-x_{\text{ilk}}$ . Yol skaler, yer değiştirme vektöreldir.

Evden 300 m doğuya, ardından 100 m batıya yürüyen kişi 400 m yol alır; yer değiştirmesi 200 m doğuyadır.

Hareket, neye göre baktığına bağlıdır

Sabit hızla ilerleyen trende oturan bir yolcu trene göre durur, perondaki kişiye göre hareket eder. Hareketli veya durgun demeden önce referans noktasını belirtiriz. Farklı gözlemcilerin farklı konum ve hız söylemesi, ölçümlerden birinin yanlış olduğu anlamına gelmez.

Tren düz yolda sabit hızla giderken yolcu yukarı zıplarsa, hava direnci ihmal edildiğinde trenin yatay hızını korur. Bu yüzden vagonda aynı yere iner. Aynı hareketi yerdeki gözlemci eğri, vagondaki gözlemci düşey bir yol olarak görür. Tren hızlanır veya yön değiştirirse bu sonuç doğrudan kullanılamaz.

Bir cismin tüm noktaları aynı yönde aynı miktarda ilerliyorsa öteleme; noktalar bir eksen çevresinde dolanıyorsa dönme; bir denge konumu çevresinde gidip geliyorsa titreşim hareketinden söz ederiz. İlerleyen bisiklet tekerleği hem öteleme hem dönme yapar. Bir hareket aynı anda birden fazla özellik taşıyabilir.

Tren düz yolda sabit hızla ilerliyor; hava direnci ihmal ediliyor. Yolcu zıplarken trenin yatay hızını korur ve vagonda aynı yere iner. Yerdeki gözlemci eğri, vagondaki gözlemci düşey bir yol görür.

Ortalama sürat ile ortalama hız

Ortalama sürat toplam yolun toplam süreye, ortalama hız toplam yer değiştirmenin toplam süreye oranıdır. İlk yolculuk 200 s sürmüşse ortalama sürat $\displaystyle 400/200=2$ m/s; ortalama hız doğuya $\displaystyle 200/200=1$ m/s olur. Beklemeler varsa toplam süreye katılır.

Başladığın yere dönersen yer değiştirmen ve ortalama hızın sıfır olur; yürüdüğün yol ve ortalama süratin sıfır olmak zorunda değildir. Bir aracın sürat göstergesi o andaki süratin büyüklüğünü verir. Yolculuk ortalaması, her anda aynı süratle gidildiğini söylemez.

Aynı 200 saniyede alınan yol 400 m, yer değiştirme 200 m olduğundan iki ortalama farklıdır.

Ortalama, süreleri hesaba katar

Bir araç 10 s boyunca 2 m/s, sonra 30 s boyunca 4 m/s süratle aynı yönde ilerlesin. Toplam yol $\displaystyle 20+120=140$ m, süre 40 s olduğundan ortalama sürat 3,5 m/s’tir. 2 ile 4’ün aritmetik ortalaması olan 3 m/s burada doğru değildir; araç süratlerden birinde daha uzun kalmıştır.

Trafikte yeşil dalga uygulaması, uygun ortalama süratle ilerleyen araçların ardışık ışıklara uygun zamanda varmasını amaçlar. Bu ilişki hız sınırını aşmak için gerekçe değildir. Fiziksel yorumda önemli olan, yol ve sürenin aynı yolculuk aralığına ait olmasıdır.

Ortalama sürat = toplam yol / toplam süre; ortalama hız = yer değiştirme / toplam süre. Önce referansı ve yönü seç.

Dikkat: Konumun sıfır olması durmak demek değildir. Yer değiştirmenin sıfır olması da hiç hareket edilmediğini göstermez.

Bu bölümün kazanımları

MEB 9.3.1.1Cisimlerin hareketlerini sınıflandırır.
MEB 9.3.1.2Konum, alınan yol, yer değiştirme, sürat ve hız kavramlarını birbirleri ile ilişkilendirir.
MEB 9.3.1.4Ortalama hız kavramını açıklar.
MEB 9.3.1.6Bir cismin hareketini farklı referans noktalarına göre açıklar.
Referans seçerek konum, yol, yer değiştirme, ortalama sürat ve ortalama hızı ayırt eder.