Kuvveti Nasıl Ölçeriz?

Kuvvetin büyüklüğü dinamometre denilen araçlar ile ölçülür. Yukarıda görüldüğü gibi bir dinamometre ile yumruğumuzun uyguladığı kuvveti ölçmeye yarayan elektronik kuvvet topu makinesi görülmektedir. Bir işi gerçekleştirirken uygulanacak kuvvetin şiddeti (büyüklüğü) çoğu zaman çok önemlidir. Cama plastik bir top geldiğinde kırılmazken futbol topu (belirli bir hızın üzerinde) gelince kırıldığını görmüşüzdür. Marketten aldığımız poşetin içine koyduğumuz maddelerin ağırlığı belirli değeri geçince poşet kopmaktadır. Kaleme belirli bir kuvvet değerinin altında kuvvet uygulanırsa kalem kırılmaz, ama değerin üstüne çıkılınca kalem kırılmaktadır. Kuvvetin büyüklüğü kuvveti bulan kişi olan Isaac Newton’un onuruna newton olarak adlandırılmış olup kısaca N ile gösterilmektedir.

Dinamometre, içinde bulunan yayın esneklik özelliğinden yararlanarak uygulanan kuvveti ölçer.

Yukarıda (Şekil-III’de) dinamometreler görünüş olarak aynı olmasına rağmen ölçtükleri kuvvetlerin en büyük ve en küçük değerleri birbirinden farklıdır. Bu farklılık dinamometrelerde kullanılan yayın cinsinden kaynaklanmaktadır. NOT: Dinamometrelerde kullanılan yayın bir esneklik sınırı vardır. Bu esneklik sınırının dışındaki kuvvetleri dinamometre doğru ölçemez.

Şekil IV’de Can’ın attığı topa Uğur ayağıyla kuvvet uygulayarak topun yönünü değiştirmektedir. Kuvvetin yön değiştirme etkisi ile 1 yönünde gelen top 2 yönüne yöner.

Şekil V – a’da oyuncak araba lastiklerle duvara bağlandıktan sonra ok yönünde itiliyor. Lastikler tarafından uygulanan kuvvetlerin etkisiyle şekil V – b’deki gibi araç önce yavaşlayıp durur, sonra ise şekil V – c’deki gibi araba harekete geçerek hızlanır. Buna göre, kuvvetin etkileri;

• Duran cismi harekete geçirebilir.
• Hareket halindeki cismi durdurabilir.
• Hareket halindeki cismin süratini azaltabilir ya da arttırabilir.
• Cismin hareket yönünü değiştirebilir.
• Cismin şeklini değiştirebilir.

Dinamometreler şekildeki gibi 10 eşit parçaya ayrılırsa her bir bölme maksimum değerin 10’da biri kadar değişim ölçer. 10/10 = 1 olduğundan şekil VI – a’daki dinamometrede her bir bölme 1N değer gösterirken 100/10 = 10 olduğundan Şekil VI – b’deki dinamometrede her bir bölme 10 N değer gösterir. 2. Kuvvetin Yönü ve Doğrultusu Vardır

Yukarıdaki işçi içinde kayalar bulunan aracı hareket ettirmek için uygulayacağı kuvvetin yönü şekildeki gibi hareket yönü ile aynı olmalıdır. Tekerleğin yere temas ettiği noktada ise tekerleğin hareket yönü aracın hareket yönüne zıttır.

Yukarıda görüldüğü gibi yatay zemin üzerinde duran kutuyu dört kişi ayrı ayrı kuvvetler uygulayarak hareket ettirmek Şistemektedirler. | Kutuyu doğu yönünde hareket ettirmek için Uğur, batı yönünde hareket ettirmek için Efe, kuzey yönünde hareket ettirmek için Nur ve güney yönünde hareket 1 ettirmek için Gaye itmelidir. Uğur ve Efe’nin uyguladıkları kuvvetlerin yönleri zıt olmasına rağmen doğrultuları (doğu – batı doğrultusu) aynıdır. Aynı şekilde Gaye ve Nur’un uyguladıkları kuvvetlerin doğrultuları kuzey – güney doğrultusu iken yönleri zıttır.

Yukarıdaki araca 1 ya da 3 yönündeki kuvvetler uygulanırsa araç rahat biçimde hareket ettirilebilir. (Duran aracı yolun kenarına çekerken uygulanan kuvvetler gibi) Araca 2 yönünde kuvvet uygulanırsa araç hareket etmez yalnız kuvvet belirli değerin üstüne çıkarsa araba devrilir. Araca 4 yönünde kuvvet uygulanırsa araba hiçbir yere hareket etmez, devrilmez de yalnız yere uygulanan kuvvet artar. Buna göre, cisimler üzerinde kuvvetin etkisi uygulandığı yöne bağlıdır. Aracın dönmeyeceği yönde 2 ve 4 kuvvetlerini uygulamak bize herhangi bir kolaylık sağlamaz.

Buna göre, bir cisme ya da sisteme uygulanan kuvvetin yönünün, doğrultusunun ve büyüklüğünün bilinmesi çok önemlidir. Ağır cisimleri bir yerden başka bir yere naklederek gökdelenler inşa etmek, uzaya gitmek ve uzay şehri inşa etmek kuvvete ait özellikleri ayarlayarak gerçekleştirmek mümkündür.  

Yukarıda gördüğümüz Nemrut dağındaki anıtlar ile piramitlerde kullanılan taşlar yapıtların oldukları yerlerden çok uzaktaki bölgelerden getirilmiş olup nasıl yapıldıkları bilinmektedir. Buradan anlaşıldığı gibi, yüzyıllar önce insanlar kuvvetin yönü, doğrultusu ve büyüklüğü hakkında fikir sahibi idiler. Örnek Soru

Yukarıda Güneş, Dünya ve Ay ile temsil edilen bilgiler verilmiştir.

Buna göre, doğru bilgileri temsil eden şekil aşağıdakilerden hangisi gibi olur?

Çözüm: Kuvvetin yönü, büyüklüğü ve doğrultusu olup dinamometre ile ölçülür. Kuvvetin büyüklükleri eşit veya farklı olabilir. Güneş ile temsil edilen bilgi doğru, Dünya ve Ay ile temsil edilen bilgiler yanlıştır.

Doğru bilgileri temsil eden şekil aşağıdaki gibi olur.   Yanıt D I. Yay içerirler. II. Hepsi aynı büyüklükteki kuvveti ölçebilir. III. Yayların esneklik özelliğinden yararlanarak çalışırlar. Dinamometreler ile verilen yukarıdaki ifadelerden hangileri doğrudur? A) I ve II B) I ve III C) II ve III D) I, II ve III ÇÖZÜM Dinamometre içinde yay bulunup yayın esneklik özelliğinden yararlanarak çalışır. Yayın cinsi değiştirilerek ölçtüğü kuvvet aralığı değiştirilebilir. Buna göre; I. ve III. numaralı ifadeler doğru, II. numaralı ifade yanlıştır. Yanıt B

Yukarıda şekli verilen bir market aracı ile ilgili

I. Arabayı rahat hareket ettirmek için 1 ve 3 yönlerinde itmek gerekir.

II. 2 yönünde itersek araba devrilebilir.

III. 4 yönünde itersek araba 1 ile aynı şekilde aynı zamanda aynı sürate ulaşır.

ifadelerden hangileri doğrudur?

A) I ve II B) I ve III C) II ve III D) I, II ve III

ÇÖZÜM Araba tekerleklerinin rahat dönebileceği 1 ve 3 yönlerinde itilirse ya da çekilirse kolay hareket eder. I. ifade doğru 2 ve 4 yönlerinde araç itilirse ancak kayarak ilerleyebilir ya da devrilir. II. ifade doğru 1 yönünde araç rahat hareket ederken 4 yönünde ya devriliyor ya da kayıyor olduğundan araç aynı sürede aynı sürate ulaşamaz. III. ifade yanlıştır. Yanıt A Örnek Soru

Bir öğrenci yukarıda verilen tabloyu şekildeki gibi değerlendirmiştir.Buna göre, bilgi doğru ise D, yanlış ise Y kutucuğuna ✓ koyan öğrenci tabloda verilen hangi bilgileri hatasız değerlendirmiştir? ÇÖZÜM: Her dinamometrenin ölçebileceği kuvvet değerleri vardır. I. bilgi yanlış   En fazla 10 N ölçebilen ve 10 bölmesi olan bir dinamometrenin 1 bölmesi 10/10= 1N ölçer. II. bilgi doğru Doğu yönünde uygulanan kuvvet doğu – batı doğrultusu üzerindedir. III. bilgi doğru Buna göre, I. ve II. bilgiler yanlış, III. bilgi doğru değerlendirilmiştir. Yanıt A