Newton'un Hareket Yasaları
Newton'un üç hareket yasası, bir cisim üzerindeki kuvvetleri hareketine bağlayan temel aksiyomlardır: eylemsizlik yasası, F = dp/dt yasası ve etki-tepki yasası.
Tanım
Newton'un hareket yasaları, (1) bir cismin hızı, üzerine bir net kuvvet etki etmedikçe sabit kalır, (2) bir cisim üzerindeki net kuvvet, onun çizgisel momentumunun zamana göre değişim hızına eşittir ve (3) her etki kuvvetine, diğer cisim üzerinde eşit ve zıt yönde bir tepki kuvveti karşılık gelir şeklinde ifade edilen üç aksiyomdur.
Kapsam
Bu konu, Newton'un üç yasasının ifadesini, yorumunu ve uygulamasını kapsamaktadır: eylemsiz referans çerçevelerini ve eylemsizliği tanımlayan birinci yasa, net kuvveti momentum değişim hızıyla ilişkilendiren ikinci yasa ve eşit ve zıt etkileşim kuvvetleri yasası olan üçüncü yasa. Serbest cisim analizi, kütlenin rolü ve yasaların uygulandığı koşullar da bu kapsamda incelenmektedir.
Temel sorular
- Eylemsiz bir referans çerçevesini ne tanımlar ve birinci yasa neden böyle bir çerçeveyi önkoşul olarak kabul eder?
- İkinci yasa kuvveti, kütleyi ve ivmeyi nasıl birbirine bağlar?
- Etkileşim kuvvetleri neden her zaman eşit ve zıt çiftler halinde olmak zorundadır?
Anahtar kavramlar
- Eylemsizlik ve eylemsiz kütle
- Net kuvvet ve serbest cisim diyagramları
- Eylemsiz referans çerçevesi
- Etki-tepki çiftleri
- Hareket denklemi
Temel kuramlar
- Birinci yasa (eylemsizlik yasası)
- Bir cisim, üzerine net bir dış kuvvet etki etmedikçe durur durumda kalır veya düzgün doğrusal hareketine devam eder; bu hem eylemsizliği tanımlar hem de yasaların geçerli olduğu eylemsiz çerçeveler sınıfını belirler.
- İkinci yasa (F = dp/dt)
- Bir cisim üzerindeki net kuvvet, onun çizgisel momentumunun zamana göre değişim hızına eşittir; sabit kütle için F = ma'ya indirgenir ve merkezi hareket denklemini sağlar.
- Üçüncü yasa (etki-tepki)
- Bir cisim ikinci bir cisme kuvvet uyguladığında, ikinci cisim birinci cisme eşit ve zıt yönde bir kuvvet uygular; bu durum, izole sistemler için momentumun korunumu ilkesinin temelini oluşturur.
Klinik önem
Bu üç yasa, mühendislikte statik ve dinamik analizler boyunca, yapısal desteklerin boyutlandırılmasından araç ve roketlerin itme ve tepki sistemlerinin tasarımına kadar geniş bir yelpazede uygulanmaktadır ve günlük hız ve ölçeklerdeki her türlü hareket için geçerli çalışma modeli olmaya devam etmektedir.
Tarihçe
Newton, 1687 tarihli Principia'sının başında bu üç yasayı aksiyom olarak ifade etmiştir. Bu yasalar, Galileo'nun eylemsizlik ilkesi ve Descartes'ın korunan hareket miktarı kavramı üzerine inşa edilmiştir. Momentum cinsinden kesin formülasyonları ve eylemsiz çerçevelerin ayrımı daha sonraki yazarlar tarafından netleştirilmiş olsa da, yasaların kendileri klasik dinamiğin temeli olarak esasen değişmeden kalmıştır.
Öne çıkan isimler
- Isaac Newton
- Galileo Galilei
- René Descartes
İlgili konular
Temel eserler
- newton1687
- taylor2005
Sıkça sorulan sorular
- Birinci yasa, ikinci yasanın sadece özel bir durumu mudur?
- Tamamen öyle değildir. Net kuvvet sıfır olduğunda ikinci yasa sıfır ivme verir ki bu birinci yasaya benzer görünmektedir, ancak birinci yasanın daha derin rolü, ikinci yasanın geçerli olduğu eylemsiz çerçevelerin varlığını ileri sürmektir.
- Etki ve tepki kuvvetleri birbirini götürür mü?
- Hayır. Farklı cisimler üzerinde etki ederler, bu nedenle tek bir cisim üzerinde asla birbirlerini götürmezler; birbirini götürme durumu ancak her iki kuvvetin de aynı nesne üzerinde etki etmesi halinde gerçekleşir.