Back to the topics list

klasik mekanik

Klasik Mekaniğe Giriş

Klasik Mekanik, nesnelerin hareketi ve onlara etki eden kuvvetlerin incelenmesiyle ilgilenen bir fizik dalıdır. Termodinamik, elektrik ve manyetizma gibi fiziğin diğer birçok alanının üzerine inşa edildiği temeldir. Klasik mekaniğin kendisi iki ana alana ayrılabilir: nedenleri dikkate almadan hareketin tanımına odaklanan kinematik ve kuvvetlerle ve nesnelerin neden bu şekilde hareket ettiğiyle ilgilenen dinamik .

Hareketi Anlamak

Hareket, bir cismin zamana göre konumunun değişmesidir. En basit hareket türü, bir nesnenin düz bir çizgide hareket ettiği doğrusal harekettir . Hareketi tanımlamak için kullanılan temel büyüklükler yer değiştirme , hız ve ivmedir .

• Yer değiştirme ( \(\vec{d}\) ), bir nesnenin konumundaki değişikliktir. Vektörel bir niceliktir, yani hem büyüklüğü hem de yönü vardır.
• Hız ( \(\vec{v}\) ), yer değiştirmenin zamana göre değişim oranıdır. Aynı zamanda vektörel bir büyüklüktür. Formül \(\vec{v} = \frac{\Delta \vec{d}}{\Delta t}\) ile verilir; burada \(\Delta t\) zaman aralığıdır.
• İvme ( \(\vec{a}\) ), başka bir vektör niceliği olan zamana göre hızın değişim oranıdır. İvmenin formülü şöyledir: \(\vec{a} = \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}\) .

Örneğin, bir araba hareketsiz durumdan 60 km/saat hıza 5 saniyede çıkıyorsa, ivme formülü kullanılarak ivmesi hesaplanabilir. Düzgün hızlanma varsayarsak:

• Başlangıç ​​hızı, \(\vec{v}_0 = 0\) km/sa
• Son hız, \(\vec{v} = 60\) km/sa
• Zaman aralığı, \(\Delta t = 5\) s

Hesaplamadan önce hızları m/s'ye çevirmemiz gerekiyor. \(60\) km/sa = \(16.67\) m/s. Bu nedenle, \(\vec{a} = \frac{16.67 - 0}{5} = 3.33\) m/s \(^2\) .

Newton'un Hareket Kanunları

Newton'un Hareket Yasaları dinamiğin temel ilkeleridir ve klasik mekaniğin temelini oluşturur.

1. Birinci Kanun (Eylemsizlik Kanunu) : Bir cisim, üzerine dışarıdan bir kuvvet etki etmedikçe hareketsiz veya düz bir çizgide düzgün hareket etmeye devam edecektir.
2. İkinci Kanun : Bir cisme etki eden kuvvet, o cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir ( \(\vec{F} = m\vec{a}\) ). Bu yasa, ivmenin nedeni olarak kuvvet kavramını ortaya koymaktadır.
3. Üçüncü Kanun : Her etkiye eşit ve zıt bir tepki vardır.

Örneğin bir alışveriş sepetini kuvvetle iterseniz araba hızlanır. Arabaya uyguladığınız kuvvet ve arabanın ivmesi Newton'un ikinci yasasıyla ilişkilidir. Araba ne kadar ağır olursa, aynı ivmeyi elde etmek için o kadar fazla kuvvet uygulamanız gerekir.

Mekanikte Korunum Kanunları

Korunum yasaları, fiziksel sistemlerin davranışlarını anlamada çok önemli bir rol oynar.

• Enerjinin Korunumu : Yalıtılmış bir sistemdeki toplam enerji zaman içinde sabit kalır. Enerji bir formdan diğerine aktarılabilir ancak yaratılamaz veya yok edilemez.
• Momentumun Korunumu : Kapalı bir cisimler sisteminin toplam momentumu, üzerine hiçbir dış kuvvet etki etmediği sürece zaman içinde sabit kalır. Momentum, kütle ve hızın ürünüdür ( \(\vec{p} = m\vec{v}\) ).

Bu ilkeler, nesneler arasındaki çarpışmalar veya güneş sistemindeki gezegenlerin hareketi gibi klasik mekanikteki problemlerin çözümü için gereklidir.

Klasik Mekaniğin Uygulamaları

Klasik mekaniğin birçok alanda geniş bir uygulama alanı vardır. Bazı örnekler:

• Gezegenlerin ve uyduların yörüngelerini tahmin etmek.
• Araç ve yapıların kuvvetlere ve harekete dayanacak şekilde tasarlanması.
• Sıvıların ve gazların akışını anlamak (akışkanlar dinamiği).

Klasik mekanik sayesinde günlük hayatımızda ve karmaşık mühendislik ve bilimsel problemlerde nesnelerin nasıl hareket ettiğini ve kuvvetlerle nasıl etkileşime girdiğini anlayabiliriz.