TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

KUVVET: Günlük dilde itme veya çekme olarak tanımlanan kuvvet, cisimler arasında veya cisimle çevresi
arasındaki bir tür etkileşimdir.

Benzer gözlemlerden yola çıkan Galileo, sürtünmesiz yüzeylerde hareket eden cisimlerin hiç durmadan yollarına devam etmesi gerektiğini ileri sürmüştür. Ayrıca Galileo, cisimlerin hareket halinde iken durmaya veya hızlanmaya karşı direnç gösterme eğiliminde olduğunu da savunmuştur.

Galileo tarafından geliştirilen bu yaklaşım daha sonra Newton tarafından genelleştirilerek 1687 yılında yayınlanan Doğa Bilimlerinin Matematik Prensipleri (Philosophia Naturalis Prencipia Mathematica) ya da kısa adıyla Principia başlıklı makalesinde birinci hareket yasası olarak ifade edilmiştir. Bu yasaya göre; bir cisme dışarıdan bir kuvvet etki etmedikçe, cisim duruyorsa durgun kalmaya devam eder, hareketli ise sabit bir hızla doğrusal hareketini sürdürür.

Newton’un birinci yasası aynı zamanda eylemsizlik yasası olarak da adlandırılır. Eylemsizlik, tanım itibariyle bir değişikliğe karşı direnç göstermedir.

Kütle, cismin doğasında var olan ve eylemsizliği ölçmek için kullanılan fiziksel bir niceliktir.

Duran bir cismi harekete geçiren, hareket eden bir cismi durduran veya yavaşlatan, hareketin yönünü değiştiren, cisimler üzerinde şekil değişikliği yapabilen etkiye kuvvet denir.

Klasik mekaniğin bir dalı olan dinamik, üze- rine etki eden kuvvetler bilindiğinde cisimlerin hareketinin nasıl olacağını tanımlar. Bizim incele- me alanımıza giren dinamiğin temelleri günümüz- den yaklaşık olarak üç asır önce Sir Isaac Newton (1642-1727) tarafından atılmıştır. Klasik mekani- ğe bu nedenle Newton mekaniği de denir.

Newton mekaniğinin verdiği sonuçlar ile cisimlerin hare- ketine ilişkin gözlem ve deney sonuçları birbirleriyle uyuşmaz. Bu durumda cisimlerin hareketini bir dizi özel teori ve yasa ile incelemek gerekir. Örneğin; atom içindeki elektronların hareketi kuantum mekaniğinin, çarpışan yüksek enerjili protonların hareketi ise Einstein tarafından ortaya konulan özel rölativite teorisinin konusudur.

Cisimlerle etkileşim biçimi nasıl olursa olsun günlük yaşantımız incelendiğinde çok sayıda kuvvetin varlığından söz edilebiliriz. Her ne kadar birbirinden çok farklı gibi görünse de doğada kütle çekim kuvveti, elektro-zayıf kuvvetler ve güçlü çekirdek kuvvetleri olmak üzere üç temel kuvvet bulunur.

Kütle çekim kuvveti: Günlük yaşamın her aşamasında karşılaştığımız bu temel kuvvet aslında kütleler arasında karşılıklı olarak doğan çekme kuvvetidir. Yıldızların galaksi içindeki hareketinden bir elmanın dalından düşmesine kadar birçok olayda bu kuvvetin etkisi vardır.

Newton tarafından ortaya konan üç temel yasa ise bu kuvvetlerin ci- simlerin hareketi üzerindeki olası etkilerini ifade eder.

Buna göre birinci yasayı, bir cisim üzerine etki eden net (bileşke) kuvvet sıfır ise cisim duruyorsa durgun kalmaya devam eder, hareketli ise hızının büyüklüğünü ve yönünü değiştirmeden hareketini sürdürür, biçiminde de ifade etmek mümkündür.

Kütle ve ağırlık, en çok karıştırılan kavramların başında yer alır. Bu nedenle kütle ve ağırlık arasındaki farkı anlamak çok önemlidir. Kütle, bir cismin içerdiği madde miktarı olarak da tanımlanır.

Kütlenin aksine bir cismin ağırlığı bulunduğu yere göre değişir. Ağırlık, Dünya’nın merkezinden uzaklaştıkça azalır. Bunun nedeni kütle çekimi kuvvetinin mesafe arttıkça zayıflamasıdır. Bu nedenle bir cismin deniz kenarındaki ağırlığı, bir dağın tepesindeki ağırlığından daha fazladır. Örneğin Ay’da cisimlerle Ay arasındaki kütle çekimi kuvveti Dünya’ dakine göre daha zayıftır. Bu nedenle bir astronotun Ay’daki ağırlığı Dünya’daki ağırlığının altıda biridir.

Şimdi sürtünme kuvvetinin doğasını daha yakından inceleyelim. Düz bir zemin üzerinde duran sandığı itmeniz gerektiğini düşünelim. Eğer tüm gücünüzle itmenize rağmen uyguladığınız kuvvet yeterli büyüklükte değil ise sandık harekete geçmeyecektir. Bunun nedeni sandık ile zemin arasındaki sürtünme kuvvetidir. Sandığın hareketine engel olan bu kuvvet, statik sürtünme kuvveti olarak adlandırılır ve fs gösterilir.

Masa üzerinde duran bir kitabı ele alalım. Kitap ağırlığı nedeniyle masa üzerine aşağı yönlü bir kuvvet uygular. Masa da kitabı yukarı doğru eşit büyüklükteki bir kuvvetle iter. Bu kuvvete normal kuvvet denir ve N sembolü ile gösterilir.

Kütleyi ölçmek için izlenecek en basit ve en yaygın olan yol, eşit kollu terazi kullanmaktır. Bu amaçla terazinin kefelerinden birine değeri bilinmeyen kütle diğerine de değeri bilinen kütleler konulur. Terazi dengeye gelinceye kadar bilinen kütleler eklenir veya çıkarılır. Denge durumunda her iki kefeye etkiyen yerçekimi kuvveti aynı olur. Bu durumda her iki kefedeki kütlelerin değeri de aynı olacaktır. Farklı konumlarda yerçekimi kuvvetinin şiddeti değişse bile kütleler için aynı değerler elde edilir. Bu yöntemle ölçülen kütleye çekim kütlesi denir.

Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü yüzeylerin cinsine (beton, cam, tahta, teflon,…), sıcaklığına, kirlilik derecesine, cilalı veya pürüzlü oluşuna göre değişir.

Bir cismin sabit bir hızla dairesel bir yörüngedeki hareketine düzgün dairesel hareket denir.

Kuvvet, gözle görülmeyen fakat etkileri gözlenen veya hissedilen herhangi
bir itmeye veya çekmeye verilen isimdir. Doğru cevap B'dir.