Newton Mekaniği
Newton mekaniği, kütleler üzerine etki eden kuvvetler aracılığıyla cisimlerin hareketini tanımlar; bu hareket, Newton'ın üç yasası ve kuvvetin momentumun zamana göre değişim hızına eşit olduğu ilkesi tarafından yönetilir.
Tanım
Newton mekaniği, klasik mekaniğin bir dalı olup, makroskopik cisimlerin hareketini, üzerlerine etki eden kuvvetlerden yola çıkarak, Newton'ın ikinci yasası F = dp/dt (veya sabit kütle için F = ma) ile momentum ve enerji korunum ilkelerini kullanarak tahmin eder.
Kapsam
Bu kapsam, klasik mekaniğin vektörel (kuvvet tabanlı) formülasyonunu içerir: Newton yasaları, parçacıkların ve parçacık sistemlerinin dinamikleri, iş-enerji teoremi, momentum ve enerjinin korunumu ile salınımlı hareketin analizi. Eylemsiz referans sistemlerindeki hareketi ve eylemsiz olmayan sistemlerde sanal kuvvetlerin (fictitious forces) tanıtımını ele alır; daha sonraki Lagrange ve Hamilton reformülasyonlarının üzerine inşa edildiği ampirik ve kavramsal temeli oluşturmaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Bir cisim üzerine etki eden kuvvetler, zaman içindeki yörüngesini nasıl belirler?
- Hareket sırasında hangi nicelikler ve hangi koşullar altında korunur?
- Eylemsiz ve eylemsiz olmayan referans sistemleri arasında hareketin tanımı nasıl değişir?
- Salınımlı sistemler sönümlemeye ve dış tahrik kuvvetlerine nasıl tepki verir?
Anahtar kavramlar
- Kuvvet ve eylemsiz kütle
- Eylemsiz ve eylemsiz olmayan referans sistemleri
- Doğrusal momentum ve itme
- Kinetik ve potansiyel enerji
- Korunumlu ve korunumsuz kuvvetler
- Sanal (eylemsiz) kuvvetler
- Basit harmonik hareket
Temel kuramlar
- Newton'ın hareket yasaları
- Bir cismin, üzerine net bir kuvvet etki etmedikçe düzgün hareketine devam ettiğini (eylemsizlik), net kuvvetin momentumun değişim hızına eşit olduğunu ve iki cisim arasındaki kuvvetlerin eşit ve zıt yönlü olduğunu belirten üç yasa.
- İş-enerji teoremi ve enerjinin korunumu
- Bir parçacık üzerinde yapılan net işin, kinetik enerjisindeki değişime eşit olduğunu; korunumlu kuvvetler için toplam mekanik enerjinin korunduğunu ve potansiyel enerjiyi konumun bir fonksiyonu olarak tanımladığını ifade eder.
- Doğrusal momentumun korunumu
- Dış kuvvetlerin yokluğunda, bir sistemin toplam doğrusal momentumunun korunduğunu; bu durumun, etkileşen parçacık sistemleri için Newton'ın üçüncü yasasının doğrudan bir sonucu olduğunu belirtir.
Klinik önem
Newton mekaniği, mühendislik dinamiğinin, balistiğin, araç ve yapı tasarımının, uzay araçları ve uydu yörüngeleri için gök mekaniğinin ve ışık hızının çok altında hızlarda ve kuantum etkilerinin ihmal edilebilir olduğu insan ölçeğindeki günlük hareket tahminlerinin neredeyse tamamının temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
Newton mekaniği, Isaac Newton tarafından 1687 tarihli Principia adlı eserinde sistemleştirilmiştir; bu eser, Galileo'nun düşen cisimler kinematiğini ve Kepler'in gezegen yasalarını, kuvvetler ve hareketin tek bir dedüktif çerçevesinde birleştirmiştir. On sekizinci yüzyıl boyunca Euler, d'Alembert ve diğerleri bu mekaniği yeniden şekillendirip genişletmiş, on dokuzuncu yüzyıl ise enerji ve momentumu korunan nicelikler olarak açıklığa kavuşturarak Lagrange ve Hamilton'ın analitik reformülasyonlarına zemin hazırlamıştır.
Öne çıkan isimler
- Isaac Newton
- Galileo Galilei
- Leonhard Euler
- Jean le Rond d'Alembert
İlgili konular
Temel eserler
- newton1687
- goldstein2002
- kleppner2014
Sıkça sorulan sorular
- Newton'ın ikinci yasası neden genellikle F = dp/dt yerine F = ma olarak yazılır?
- Kütle sabit olduğunda iki form eşdeğerdir. F = dp/dt momentum formu daha geneldir ve roketler gibi kütlesi zamanla değişen sistemler için gereklidir.
- Eylemsiz sistem nedir?
- Eylemsiz sistem, net bir kuvvetten arınmış bir cismin sabit hızla düz bir çizgide hareket ettiği bir referans sistemidir, bu nedenle Newton yasaları düzeltme olmaksızın geçerlidir; eylemsiz olmayan sistemlerde ise sanal kuvvetler eklenmelidir.