merkezkaç kuvveti

sık kullanılan yanlışlara örnektir. yani böyle bir kuvvet yoktur. özet geçemeyeceğimden burada bırakıyor, anlatımı basitçe yapabilecek arkadaşlara başarılar diliyorum.

aslında olmayan ama çembersel hareketin soru çözümlerinde kolaylık açısından kullanılan kuvvet.

madem bu kuvvet yok viraja hızlı girince babanneme sure okutturan kuvvet ne? dedirten fiziksel değerler.

eylemli ve eylemsiz referans sistemlerinden bakıldığında varlığı tartışmalı hale gelen hayali kuvvet.

newton'un hareket yasalarından kısaca söz edeyim konunun anlaşılması için.

1- eylemsizlik

dışarıdan herhangi bir kuvvetle durum değiştirilmediği sürece, bir cisim duruyorsa durmaya, hareket ediyorsa hareketine devam etmeye meyillidir. buradaki hareket, düz bir doğrultu üzerinde belirli bir yöne doğru ve sabit hızlı bir harekettir. böyle durmakta olan ya da sabit hızla hareket eden cisimler üzerindeki net kuvvet ve ivme sıfırdır.

eğer herhangi bir kuvvet uygularsak, bu durum değişir ve 2. yasa karşımıza çıkar.

2- kuvvet, ivme ve kütle ilişkisi

duran ya da sabit hızla hareket eden, yukarıda bahsettiğimiz türden cisimler üzerine uygulayacağınız herhangi bir kuvvet, cismin hareketinde değişime neden olur. duran cisim hareket kazanabilir, hareket eden cisim hızlanabilir, yavaşlayabilir ya da yön değiştirebilir. burada artık net kuvvet de ivme de sıfırdan farklıdır. bu durum;

kuvvet = kütle x ivme

ya da basitçe bildiğimiz şekliyle f = m.a şeklinde bir formülle de ifade edilir.

3- etki - tepki

bir cisim üzerine bir kuvvet uygulanıyorsa, cisim bu kuvvete eşit olan ama kuvvetin yönünün tam tersi yönde bir tepki oluşturur.

***

merkezkaç kuvveti açıklamak için önce merkezcil kuvvete değineyim.

burada artık dümdüz bir doğrultuda giden cisimler değil, düzgün dairesel hareket yapan cisimler söz konusudur. cisim, dairenin merkezine doğru bir kuvvet ile çekiliyor gibi düşünebilirsiniz.


(görsel, physics.stackexchange. com'dan alıntıdır.)

cisim, 1. yasa gereği hız vektörü doğrultusunda, yani görseldeki yeşil ok yönünde hareketine devam etmek ister ama sürekli olarak merkeze doğru çekilir. neden?

çünkü cisim artık ivmeli hareket yapıyor. ivme hareketin sadece hız değişikliğiyle bağlantılı değildir. hareketin yönünün değişimi de ivmenin varlığını gösterir. dairesel harekette cismin yönü sürekli değiştiği için bir ivmesi var demektir. ivmesi varsa, kuvvet = kütle x ivme formülü gereğince eşitliğin sağ tarafında belirli bir sayı olduğuna göre yani sağ taraf 0 olmadığına göre, sol taraf da 0 olmayacaktır yani artık cisme etki eden bir kuvvet de söz konusudur. peki bu kuvvetin yönü neresidir? ivmenin yönüyle aynı, yani dairenin merkezine doğrudur.

***

geldik zurnanın zırt dediği yere; merkezkaç dediğimiz, "kuvvet olmayan kuvvete".

cisim sürekli dairenin merkezine doğru yönlenir dedik. newton'ın 3. yasası da, nerede bir cisme uygulanan bir kuvvet varsa, orada buna ters yönlü bir tepki doğar demişti. o halde merkezcil kuvvete ters yönde bir tepki doğmalı. burada eylemli ve eylemsiz referans sistemleri için durum değişir. mesela dairesel hareket yapan bir kutu içerisinde oturuyor olsaydınız, sizi dairenin merkezinden ters yöne doğru iten bir kuvvet hissederdiniz üzerinizde. "görünür merkezkaç kuvveti" de diyebileceğimiz bu kuvvet, sadece sizin hissettiğiniz, dışarıdan bakan bir gözlemci için ise hiçbir şekilde var olmayan bir kuvvet olurdu çünkü bunun nedeni sizin eylemsizlik özelliğiniz olacaktı. siz yolunuza düz şekilde devam etmek isteyecektiniz ama merkezcil kuvvet sizi dairenin merkezine doğru zorladığından, üzerinizde bir baskı hissedecektiniz.

yani özetle; dairesel yörüngede hareket eden bir cisim, hız vektörüyle aynı yönde ve düz şekilde hareket etmek ister. ancak ivmeli hareketinden dolayı değişen yönü nedeniyle dairesel yörüngenin merkezine doğru çekilir. bu çekilme cisim üzerinde etki - tepki prensibi yüzünden bir ters tepki doğurur ve bu gerçek bir kuvvet değil, hissedilen bir etkidir.

eğer ortada cismi dışarıya doğru çekiştiren gerçek bir kuvvet olsaydı, mesela iple bağlı dairesel hareketteki cismin ipini kestiğinizde, cismin merkezin tam tersi yönde fırlayıp gitmesi gerekirdi. oysa herhangi bir anda ipi keserseniz, cisim daireye teğet bir şekilde, dümdüz devam edecektir yoluna. tıpkı ilk yasada olduğu gibi... yine aynı şekilde, bir gezegenin kütle çekimi bir anda sıfırlanırsa, etrafındaki uydular yollarına, yörüngenin o anda hangi noktasındaysalar, o noktaya teğet şekilde dümdüz devam ederler. zıt yöne savrulmazlar.

edit: sevgili head bir ekleme yaptı. yukarıda bahsettiğim net kuvvetin 0 olması durumuna ek olarak, net torkun da 0 olması gerektiğini, zira cismin net kuvveti 0 olsa da net torkun farklı olabileceğini hatırlattı. onu da buraya yazmak isterim. teşekkür ediyorum kendisine buradan da.

kalbi, karanlığın koynunda korkuyla kaplı
nasıl? ne zaman? nerede? neden?
bilmiyor. baştan beri böyle miydi bu?
adını aklından alan acaba
sanki sonsuz sessizliğin soğuk soluğu
yoksa yanlış yaşamanın yorgunluğu mu?
düştükçe düşlerinin derin dibine
kendi kuytusunda kendine kuyu