Fizik I · 4. Ünite: Dinamik: Newton'un Hareket Yasaları
Newton'un Üçüncü Hareket Yasası
Newton'un üçüncü yasası, kuvvetlerin tek başına var olmadığını, her zaman iki cisim arasındaki karşılıklı bir etkileşimin iki yüzü olarak ortaya çıktığını söyler. Bu yasa, bir cismi iterken neden geriye ittirildiğimizi, roketlerin boşlukta nasıl hızlandığını ve yalıtılmış sistemlerde momentumun neden korunduğunu açıklar. Bu konuyu bitirdiğinizde etki–tepki çiftlerini doğru tanımlayabilecek, bunları serbest cisim diyagramındaki kuvvetlerden ayırt edebilecek ve karşılıklı kuvvetlerden momentum korunumunu türetebileceksiniz.
Öğrenme hedefleri
- Üçüncü yasayı ifade eder ve bir etki–tepki çiftinin beş özelliğini (eşit büyüklük, zıt yön, farklı cisimler, aynı tür, eş zamanlı) sıralar.
- Verilen bir fiziksel durumda (masadaki kitap, çarpışma, halat çekme) etki–tepki çiftlerini doğru cisimlerle eşleştirir.
- Ağırlık ve normal kuvvet gibi aynı cisme etki eden kuvvetlerin etki–tepki çifti olmadığını gerekçelendirir.
- $\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21}$ ve ikinci yasadan yalıtılmış iki cisim için momentum korunumunu türetir.
- Kuvvetler eşit olsa da ivmelerin kütlelerle ters orantılı farklı olduğunu sayısal örneklerle ($a_1/a_2 = m_2/m_1$) hesaplar.
Konu anlatımı
Bağlam: Her itişin bir karşılığı vardır
Yasanın ifadesi, özellikleri ve momentum korunumu
Çözümlü örnekler
Etki–tepki çiftlerini doğru belirlemek
Grafik ve tablo yorumu; simülasyonda keşif
Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları
Bağlantılar ve özet
Anahtar terimler
- Etki–tepki çifti
- İki cismin birbirine uyguladığı, eşit büyüklükte ve zıt yönlü, farklı cisimlere etki eden kuvvetler.
- Üçüncü yasa
- F₁₂ = −F₂₁: bir cisim ikincisine kuvvet uyguluyorsa ikincisi de birincisine eşit ve zıt kuvvet uygular.
- Yalıtılmış sistem
- Dışarıdan net kuvvet etki etmeyen cisimler topluluğu; toplam momentumu korunur.
- Momentum korunumu
- Yalıtılmış sistemde p₁ + p₂ toplamının zamanla değişmemesi.
- İç kuvvet
- Sistemin parçaları arasındaki kuvvet; çiftler hâlinde birbirini götürür ve toplam momentumu değiştirmez.
- Geri tepme
- Bir cismin diğerini iterken ters yönde hız kazanması (silah, patenci, roket).
- Roket itkisi
- Atılan gazın hız ve kütle akışı ile belirlenen kuvvet: F = u·dm/dt.
- Dinamometre
- Yay uzamasıyla kuvvet ölçen düzenek; halatın bir ucundaki kuvveti okur.
Örnek soru
Ay'ın Dünya'yı çekme kuvveti $F$ ise, Dünya'nın Ay'ı çekme kuvvetinin büyüklüğü ve yönü için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- $F$ büyüklüğünde ve Dünya'ya doğru
- $F/81$ büyüklüğünde ve Dünya'ya doğru
- $F$ büyüklüğünde ve Dünya'dan uzağa doğru
- $81F$ büyüklüğünde ve Dünya'ya doğru
- Sıfır; çünkü Dünya çok büyüktür ve Ay'dan etkilenmez
Doğru cevap: A
Çözüm
1. Ay'ın Dünya'ya uyguladığı kuvvet $\vec{F}_{AD}$ ise, üçüncü yasa gereği Dünya'nın Ay'a uyguladığı kuvvet $\vec{F}_{DA} = -\vec{F}_{AD}$'dir.
2. Büyüklükleri eşittir: $F$. Dünya'nın Ay'ı çekmesi Ay'ı Dünya'ya doğru çeker.
3. Kütle oranı ($\approx 81$) kuvvetin büyüklüğünü değil, ivmeyi ($a = F/m$) etkiler.
Sonuç: $F$ büyüklüğünde ve Dünya'ya doğru. $F/81$ ve $81F$ seçenekleri kütle oranını kuvvete yansıtma hatasıdır; "uzağa doğru" ise yön hatasıdır (çekim kuvveti çekicidir).