Kuvvet Nedir ve Özellikleri

Kuvvet, duran bir cismi hareket ettirebilen veya hareket eden bir cismi durdurabilen etkidir. Ayrıca cisimlerin hareket yönünü değiştirebilir ve şekillerini bozabilir. İtme veya çekme şeklinde uygulanabilir.

Kuvvetin dört temel özelliği vardır. Büyüklüğü (şiddeti) dinamometre ile ölçülür. Yönü kuvvetin hangi tarafa doğru etki ettiğini, doğrultusu ise kuvvetin yönünü ve zıt yönünü belirtir. Son olarak uygulama noktası kuvvetin hangi noktadan cisime etki ettiğini gösterir.

Hatırlatma: Kuvvetin büyüklüğünü, yönünü, doğrultusunu ve uygulama noktasını bilmeden kuvvetin etkisini tam olarak anlayamayız!

Kuvvetin Gösterimi ve Birimleri

Kuvveti göstermek için yönlü doğrular yani oklar (→) kullanırız. Kuvvet F harfiyle gösterilir ve birimi Newton (N) dur.

Okun uzunluğu kuvvetin büyüklüğünü, ok başının yönü kuvvetin yönünü gösterir. Örneğin 5N'luk bir kuvveti doğuya doğru göstermek istediğimizde, doğu yönünde bir ok çizip üzerine "5N" yazarız.

Kuvvetin yönünü belirtirken kuzey, güney, doğu, batı gibi yönleri kullanırız. Örneğin 8N şiddetindeki bir kuvvet kuzey yönünde etki ediyorsa, doğrultusu kuzey-güney olacaktır.

Dikkat: Kuvvet gösterilirken okun uzunluğu kuvvetin büyüklüğüyle orantılı olmalıdır. 10N'luk kuvvet, 5N'luk kuvvetten iki kat daha uzun gösterilir.

Bileşke Kuvvet

Bir cisim üzerine birden fazla kuvvet etki ettiğinde, bu kuvvetlerin yaptığı toplam etkiye bileşke kuvvet (net kuvvet) denir. Bileşke kuvvet "R" harfiyle gösterilir.

Aynı yönlü kuvvetlerin bileşkesi basitçe kuvvetlerin toplanmasıyla bulunur. Örneğin doğu yönünde 3N, 8N ve 5N kuvvetler uygulandığında bileşke kuvvet R = 3N + 8N + 5N = 16N olur ve yönü doğuya doğrudur.

Bileşke kuvveti hesaplarken kuvvetlerin yönlerine dikkat etmelisin. Aynı yöndeki kuvvetleri toplar, zıt yöndekileri ise farklı şekilde hesaplarsın.

İpucu: Kuvvetleri gösterirken kullandığımız okların boş ucu kuvvetin başlangıç noktasını, ok başı ise kuvvetin yönünü gösterir.

Zıt Yönlü Kuvvetlerin Bileşkesi

Zıt yönlü kuvvetlerin bileşkesi, büyük olan kuvvetten küçük olan kuvvetin çıkarılmasıyla bulunur. Hesapladığımız bileşke kuvvetin yönü her zaman büyük olan kuvvetin yönünde olur.

Örneğin, doğu yönünde 15N ve batı yönünde 7N kuvvet uygulandığında bileşke kuvvet: R = 15N - 7N = 8N olur. Bileşke kuvvetin yönü, büyük olan kuvvetin yönünde, yani doğu yönündedir.

Bu durumu kolayca hatırlamak için şöyle düşünebilirsin: İki kişi bir cismi zıt yönlerde çekiyorsa, güçlü olan kişi cismi kendi yönüne doğru hareket ettirir, ama diğer kişinin direnci nedeniyle daha yavaş hareket eder.

Akılda Tut: Bileşke kuvvetin yönü her zaman büyük olan kuvvetin yönündedir. Eğer kuvvetler eşitse, bileşke kuvvet sıfır olur.

Dengelenmiş Kuvvetler

Dengelenmiş kuvvetler, bir cisme etki eden net (bileşke) kuvvetin sıfır olduğu durumlardır. Örneğin, 5N doğu ve 5N batı yönünde kuvvetler uygulandığında R = 0N olur.

Dengelenmiş kuvvetlerin etkisi altındaki cisim:

• Eğer başlangıçta durgunsa, hareketsiz kalmaya devam eder.
• Eğer başlangıçta hareketli ise, sabit süratle hareketine devam eder.

Dalda duran bir elma, sabit süratle giden bir motorsiklet, duvardaki saat veya sabit duran masa gibi örnekler dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir.

Hayal Et: Arkadaşınla aynı güçte ipi zıt yönlerde çektiğinde, ip hareket etmez. İşte bu dengelenmiş kuvvetlerin bir örneğidir!

Dengelenmemiş Kuvvetler

Dengelenmemiş kuvvetler, bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesinin sıfırdan farklı olduğu durumlardır. Örneğin, 70N doğu ve 40N batı yönünde kuvvetler uygulandığında bileşke R = 30N olur (doğu yönünde).

Dengelenmemiş kuvvetlerin etkisi altındaki cisim:

• Eğer başlangıçta durgunsa, kuvvetin yönünde hareket etmeye başlar.
• Eğer başlangıçta hareketli ise, hızı değişerek hareketine devam eder.

Yokuş çıkmaya başlayan bir kamyon, fren yapıp yavaşlayan bir otomobil, dalından kopup yere düşen bir elma veya hızlanan bir araba dengelenmemiş kuvvetlerin etkisindedir.

Günlük Hayattan: Bisiklet sürerken pedalı çevirdiğinde bisiklet hızlanır, frene bastığında ise yavaşlar. Her iki durumda da dengelenmemiş kuvvetler vardır!

Dengeleyici Kuvvet

Dengeleyici kuvvet, dengelenmemiş kuvvetlerin etkisi altındaki bir cismi denge haline getirmek için uygulanan kuvvettir. Bu kuvvet, net kuvvet ile aynı büyüklükte fakat zıt yöndedir.

Örneğin, bir cisme doğu yönünde 10N ve 3N kuvvetler uygulandığında net kuvvet R = 7N (doğu yönünde) olur. Bu cismi dengeye getirmek için batı yönünde 7N'luk bir dengeleyici kuvvet uygulamak gerekir.

Dengeleyici kuvvetler günlük hayatta sıkça kullanılır. Mesela ağır bir kutuyu iterken, kutuyu dengelemek için karşı yönde bir kuvvet uygularız.

Düşün: Bir masanın üzerindeki kitabı düşünelim. Yerçekimi kitabı aşağıya çeker, ama masa dengeleyici bir kuvvet uygulayarak kitabın düşmesini engeller!