İvme (Hız Değişimi)
Cisimlerin hareketleri her zaman sabit hızlı hareket
biçiminde olmaz. Gidilen yolun durumuna göre bazen hızlanma bazen de yavaşlama
olur. Eğer cisim gittikçe hızlanıyorsa, hızın değeri zamanla büyürken,
yavaşlayan cisimlerde hız küçülür. Buna göre, hızlanan cisim bir an öncesinden
daha çok yol almaya, yavaşlayan cisim de daha az yol almaya başlar.
İvme, hızın birim zamandaki değişim miktarı olarak
tanımlanır. t1 anındaki hız V1 iken, t2 anındaki hız V2 olan bir cismin
ivmesi DV = V2 - V1 ve bu hız değişimi içen geçen süre Dt = t2 - t1'dir. Hızın
birim zamandaki değişimi yani ivme ise şu şekilde formülleştirilir a = DV / Dt.
İvmenin birimi ise m/s2'dir.
Hızlanan Hareket
Yukarıdaki şekli incelediğimizde, araba ilk 5 saniyede ortalama 5 m/s hızla giderken, 10. saniyeden sonra hızını 10 m/s ye çıkarmış, 15. saniyeden sonra ise hızı 15 m/s olarak belirlenmiştir. Bu duruma göre aracın hızlanan hareket yaptığı söylenir.
Yukarıda verilen şeklin hız zaman grafiğini çizecek olursak şu şekil ortaya çıkar:
Şekilde de görüldüğü gibi hız zamanla artmaktadır. Araç 5.
saniyede 5 m/s hızla ilerlerken, 10. saniyede 10 m/s, 15. saniyede ise 15 m/s
hıza ulaşmaktadır. Yani araç zamanla hızını artırmakta ve düzgün hızlanan
hareket yapmaktadır.
Her zaman aralığı için ivmeleri bulmak için kullanılacak
formül a = V / t dir. Yapılacak işlemler sonrasında a1, a2, a3 için ivmelerin 1
m/s2 olduğu bulunmuştur. Aşağıdaki tablo İvme-Zaman grafiğine ilişkin bilgileri
vermektedir.
Her zaman aralığı için ivmeleri bulmak için kullanılacak
formül a = V / t dir. Yapılacak işlemler sonrasında a1, a2, a3 için ivmelerin 1
m/s2 olduğu bulunmuştur. Aşağıdaki tablo İvme-Zaman grafiğine ilişkin bilgileri
vermektedir.
Yavaşlayan Hareket
Bir cisim yavaşladığında hızı azalır. DV hız değişimi (-)
işaretini alacağından cismin ivmesi de (-) olur. Yani cismin ivmesi azaldığından
cisim düzgün yavaşlayan hareket eder.
Yukarıdaki verilen şekil incelendiğinde, araba ilk
başlangıçta 15 m/s hızla giderken, 5. saniyeden sonra hızını 10 m/s ye , 10.
saniyeden sonra ise hızı 15 m/s'ye düşürmüştür. 15. saniyeden sonra ise araç
durmuştur. Bu duruma göre aracın yavaşlayan hareket yaptığı söylenir.
Düzgün hızlanan harekette olduğu gibi aracın bulunduğu her nokta
için a1, a2, a3 ivmelerini hesapladığımızda a = -1 çıkmıştır. Bu durumda İvme
-zaman grafiğini şu şekilde çizebiliriz.
İvme-zaman grafiğini incelediğimizde, aracın aynı ivme ile
yavaşladığı görülmektedir. Bu durumdaki hareketlere düzgün yavaşlayan hareket
denir.
Kuvvet, cisimlerin hızını değiştiren etkidir. Fakat bir
kuvvet, her cisimde aynı zamanda aynı hız değişimini gerçekleştirmez. Aynı
büyüklükteki iki kuvvetten birisi bir sandalyeye diğeri futbol topuna aynı süre
etki ettiğinde top sandalyeye göre daha fazla hız kazanacaktır. Yani sandalye
küçük ivme kazanırken top büyük ivme kazanmış olacaktır.
Cisimlerin kazandıkları ivme, hem cisme etki eden kuvvetin
büyüklüğüne hem de cismin cinsine bağlı olarak değişiklik gösterir. Kuvvet
etkisi ile hareketlenen cisimlerin ivmeleri aynı olduğunda büyük kütleli cisme
etkiyen kuvvet daha büyüktür.
Her hangi bir cismi, sırası ile F, 2F ve 3F kuvvetleri ayrı
ayrı hızlandırdığında, bu cismin ivmesi sırası ile a, 2a ve 3a olur. Yani her
defasında cismi hızlandıran kuvvetin, cismin kazandığı ivmeye oranı sabittir.
Buradan şu formülü elde ederiz:
Buradaki sabit oran, cismin ilerleme hareketine karşı
gösterilen direnci simgeler. Buna da cismin eylemsizlik kütlesi ismi verilir.
Eylemsizlik kütlesi m ile gösterilir. Eğer eylemsizlik kütlesi büyürse bu
kuvvetin cisme kazandırdığı ivme azalır. Yani bir F kuvveti m kütleli bir cisme
a ivmesi kazandırırsa, 2m ve 4m kütleli cisimlere a/2 ve a/4 ivmelerini
kazandırır.
Bu bilgilerden yola çıkarak Newton'un II Hareket Yasasını
şu şekilde tanımlayabiliriz: Cismi ivmelendiren kuvvetin cisme kazandırdığı
ivmeye oranı sabit ve cismin kütlesine eşittir. Formül olarak ise;
Yukarıdaki formülde geçen kavramları tablolaştıracak
olursak;
| Kuvvet | İvme | Kütle | |
| Sembol | F | a | m |
| Birim | newton | metre/saniye2 | kilogram |
| Birimin kısaltması | N | m/s2 | kg |
