Fizik I · 3. Ünite: İki ve Üç Boyutta Kinematik; Vektörler

Bileşenler Yardımıyla Vektör Toplama

Grafiksel toplama sezgi kazandırır ama çok sayıda vektörde ve yüksek doğruluk gerektiğinde yetersiz kalır. Analitik yöntem, her vektörü seçilen eksenler üzerindeki bileşenlerine ayırır ve toplamayı sıradan sayıların toplamına indirger. Bu konuda bileşen ayrıştırmasını, bileşenlerden büyüklük ve yön bulmayı, bölge (kadran) düzeltmesini ve eğik düzlem gibi eksen seçimi problemlerini öğreneceksiniz.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. Bağlam: Neden bileşenlere ayırırız?

  2. Bileşen ayrıştırması: büyüklük ve açıdan bileşenlere

  3. Analitik toplama ve denge

  4. Çözümlü örnekler

  5. Simülasyonda gözlem: bileşenler ve kutupsal gösterim

  6. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

  7. Bağlantılar ve özet

Anahtar terimler

Vektör bileşeni (component)
Bir vektörün bir eksen üzerindeki izdüşümü; işaretiyle birlikte bir sayıdır.
Bileşke (resultant)
Birden çok vektörün toplamı; bileşenleri $R_x=\sum A_x$, $R_y=\sum A_y$ dir.
Kutupsal gösterim
Vektörün büyüklük ve açıyla verilmesi $(A, \theta)$.
Kartezyen gösterim
Vektörün bileşenleriyle verilmesi $(A_x, A_y)$.
Bölge (kadran, quadrant)
Bileşenlerin işaretinden anlaşılan ve $\tan^{-1}$ düzeltmesini belirleyen düzlem bölümü.
Eğik düzlem bileşenleri
Ağırlığın düzleme paralel ($mg\sin\varphi$) ve dik ($mg\cos\varphi$) bileşenleri.
Denge koşulu
Net kuvvetin sıfır olması: $\sum F_x = 0$ ve $\sum F_y = 0$.
atan2
Bileşenlerin işaretlerini kullanarak açıyı doğru bölgede veren iki bağımsız değişkenli ters tanjant fonksiyonu.

Örnek soru

Büyüklüğü $20\,\text{m}$ olan bir yer değiştirme vektörü $+x$ ekseniyle $30^\circ$ açı yapmaktadır. Vektörün $y$ bileşeni kaç m'dir?

  1. 5
  2. 17.3
  3. 20
  4. 10
  5. 34.6

Doğru cevap: D

Çözüm

1. Açı $+x$ ekseninden verildiğinden $A_y = A\sin\theta$ dır.
2. $A_y = 20\sin 30^\circ = 20 \times 0.5 = 10\,\text{m}$.
3. Kontrol: $A_x = 20\cos 30^\circ = 17.3\,\text{m}$ ve $\sqrt{10^2 + 17.3^2} = 20\,\text{m}$.
Sonuç: $10\,\text{m}$. $17.3$ kosinüsü kullanmanın sonucudur (yani $x$ bileşeni); $34.6$ ise bir bileşenin büyüklükten büyük olması bakımından zaten imkânsızdır.

Fizik I: tüm konular