gamedschool

Newton’ın Hareket Yasaları ve Serbest Cisim Diyagramı konu anlatımı

11. sınıf Fizik · Kuvvet ve Hareket

Lise · 11. sınıf · Fizik · Ünite: Kuvvet ve Hareket · ~3 dk okuma

Kuvvet ve bileşke kuvvet; Newton’ın 1. yasası (eylemsizlik), 2. yasası (F = m·a) ve 3. yasası (etki-tepki); kütle ve ağırlık farkı (G = m·g); serbest cisim diyagramı çizme adımları; ağırlık, normal kuvvet, gerilme, uygulanan kuvvet; yatay düzlemde, ipli sistemlerde ve asansörde hareket problemleri; eğik düzlemde ağırlığın bileşenleri.

Newton’ın hareket yasaları

YasaİfadeÖrnek
1. Yasa (Eylemsizlik)Bileşke kuvvet sıfırsa cisim duruyorsa durur, hareket ediyorsa sabit hızla devam eder.Fren yapan otobüste yolcuların öne savrulması; emniyet kemerinin önemi
2. Yasa (Temel yasa)F_net = m · a → İvme bileşke kuvvetle doğru, kütleyle ters orantılı1000 kg’lık arabaya 2000 N net kuvvet → a = 2 m/s²
3. Yasa (Etki-tepki)A, B’ye kuvvet uygularsa B de A’ya eşit büyüklükte, zıt yönde kuvvet uygular; kuvvetler farklı cisimlere etki eder.Roketin gazı itmesi, gazın roketi itmesi; yürürken yeri geriye itmemiz

Kütle ve ağırlık: Kütle (kg) madde miktarıdır, her yerde aynıdır. Ağırlık G = m · g (N) yer çekimi kuvvetidir; Ay’da yaklaşık 1/6’sıdır.

Serbest cisim diyagramı

Serbest cisim diyagramı (SCD): Bir cisme etki eden tüm kuvvetlerin ok ile gösterildiği çizim

Adımlar:

  1. İncelenecek cismi seç ve nokta/kutu olarak çiz.
  2. Ağırlık (G): daima aşağı
  3. Normal kuvvet (N): Temas yüzeyine dik, yüzeyden dışarı
  4. Gerilme (T): İp boyunca, cisimden dışarı
  5. Uygulanan kuvvet (F) ve sürtünme (f): Harekete veya hareket eğilimine zıt
  6. Eksen seç, kuvvetleri bileşenlerine ayır, F_net = m·a yaz.

⚠️ Etki-tepki kuvvetleri farklı cisimlere etki ettiği için aynı SCD’de gösterilmez.

Uygulamalar: asansör, ipli sistem, eğik düzlem

Asansör (m = 60 kg, g = 10 m/s²): Tartının gösterdiği değer = N

DurumDenklemN
Sabit hızla / duruyorN = mg600 N
2 m/s² ile yukarı hızlanıyorN − mg = ma720 N (“ağırlaşırız”)
2 m/s² ile aşağı hızlanıyormg − N = ma480 N
Serbest düşüyor (a = g)N = 00 (ağırlıksızlık hissi)

İpli sistem: Sürtünmesiz masadaki 3 kg’lık kutu, makaradan sarkan 2 kg’lık kütleye bağlı: a = m₂g/(m₁ + m₂) = 20/5 = 4 m/s², T = m₁·a = 12 N

Eğik düzlem (α açılı, sürtünmesiz): Ağırlığın eğim boyunca bileşeni mg·sin α, yüzeye dik bileşeni mg·cos α = N → a = g·sin α

Kavramlar

eylemsizlik
cismin hareket durumunu koruma eğilimi
bileşke kuvvet
tüm kuvvetlerin vektörel toplamı
normal kuvvet
yüzeyin dik tepkisi
gerilme
ipteki kuvvet
serbest cisim diyagramı
cisme etki eden kuvvetlerin çizimi
Önemli noktalar
  • 1. yasa: net kuvvet sıfırsa durum korunur (eylemsizlik)
  • 2. yasa: F_net = m·a
  • 3. yasa: etki-tepki eşit, zıt, farklı cisimlerde
  • Ağırlık G = mg; kütle her yerde aynı
  • SCD: G aşağı, N yüzeye dik, T ip boyunca, f harekete zıt
  • Eğik düzlemde a = g·sin α (sürtünmesiz)

Örnek soru ve çözümü

Soru

Şekildeki 5 kg’lık kutuya F = 30 N uygulanıyor ve sürtünme f = 10 N ise ivme kaçtır? N ve G kaç N’dur? (g = 10 m/s²)

Çözüm

F_net = 30 − 10 = 20 N → a = 20/5 = 4 m/s². Düşeyde denge: N = G = 50 N.

Çözümlü örnekler

1. 4 kg’lık bir cisme 12 N net kuvvet uygulanırsa ivmesi kaçtır? KolayÇözüm

a = 12/4 = 3 m/s².

2. 70 kg’lık bir kişi 3 m/s² ile yukarı hızlanan asansörde tartıda kaç N görür? (g = 10) OrtaÇözüm

N = m(g + a) = 70 · 13 = 910 N.

3. Sürtünmesiz 37°’lik eğik düzlemde bırakılan cismin ivmesi kaçtır? (sin 37° = 0,6) ZorÇözüm

a = g · sin 37° = 6 m/s².

Sık yapılan hatalar

  • Etki-tepki kuvvetlerinin birbirini dengelediğini sanmak (farklı cisimlere etki eder).
  • Kütle ile ağırlığı aynı sanmak.
  • Sabit hızla giden cisme net kuvvet etki ettiğini düşünmek.

Biliyor muydun?

Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki astronotlar aslında Dünya’nın çekim alanının içindedir; “ağırlıksız” görünmelerinin nedeni istasyonla birlikte sürekli serbest düşüşte olmalarıdır!

Kendini dene

1. Bileşke kuvvet sıfır olan hareketli cisim nasıl hareket eder?
  1. Sabit hızla
  2. Durur
  3. Yavaşlayarak
  4. Hızlanarak
Cevabı göster

Doğru cevap: A) Sabit hızla · 1. yasa.

2. 2 kg’lık cisme 10 N net kuvvet etki ederse ivme kaçtır?
  1. 12 m/s²
  2. 5 m/s²
  3. 20 m/s²
  4. 0,2 m/s²
Cevabı göster

Doğru cevap: B) 5 m/s² · F = ma.

3. Etki-tepki kuvvetleri için hangisi doğrudur?
  1. Aynı cisme etki eder
  2. Farklı büyüklüktedir
  3. Eşit büyüklükte, zıt yönlü ve farklı cisimlere etki eder
  4. Aynı yönlüdür
Cevabı göster

Doğru cevap: C) Eşit büyüklükte, zıt yönlü ve farklı cisimlere etki eder · 3. yasa.

4. Serbest cisim diyagramına göre normal kuvvet hangi yöndedir?
  1. Aşağı
  2. Harekete zıt
  3. Yüzeye dik, yukarı
  4. İp boyunca
Cevabı göster

Doğru cevap: C) Yüzeye dik, yukarı · Şekil.

5. Kütlesi 12 kg olan bir cismin Ay’daki kütlesi kaç kg’dır?
  1. 0 kg
  2. 2 kg
  3. 72 kg
  4. 12 kg
Cevabı göster

Doğru cevap: D) 12 kg · Kütle değişmez.

Konunun tüm sorularını ve testlerini gamedschool’da çözebilir, yanlışlarını tekrar edebilirsin.

11. Sınıf Fizik konuları
Konuyu oyunla pekiştir

gamedschool’da bu konunun testlerini çöz, XP ve altın kazan, Pixel Dünyası’nda arkadaşlarınla buluş. Öğrenciler için ücretsiz.

Ücretsiz kayıt ol