Newton'un ikinci yasası (veya dinamiğin temel ilkesi)

Bu yazımızda dinamiğin temel ilkesi olarak da adlandırılan Newton’un ikinci yasasının neler kurduğunu açıklıyoruz. Newton’un ikinci yasasının formülünün ne olduğunu ve birkaç örneği bulacaksınız. Ve son olarak Newton’un ikinci yasasının adım adım çözümlü alıştırmalarıyla pratik yapabileceksiniz.

Newton’un ikinci yasası nedir?

Dinamiğin temel ilkesi olarak da adlandırılan Newton’un ikinci yasasının açıklaması şöyle diyor:

Yani bir cisme veya sisteme uygulanan net kuvvet ne kadar büyük olursa, o kadar fazla ivme kazanacak ve dolayısıyla o kadar hızlı hareket edecektir.

Bu varsayım mantıklıdır çünkü bir topu çok sert fırlattığımızda ona büyük bir ivme aktarırız ve bu yüzden yüksek bir hız kazanır. Öte yandan, eğer aynı topu atarsak ama çok az kuvvet uygularsak, top pratikte hareket etmeyecektir çünkü çok az ivmeye sahip olacaktır.

Açıkçası, Newton’un ikinci yasası, onu formüle eden ilk kişi olduğu için fizikçi Isaac Newton’un adını almıştır.

Toplamda üç Newton yasası olduğuna dikkat edin:

• Newton’un birinci yasası veya eylemsizlik ilkesi.
• Newton’un ikinci yasası veya dinamiğin temel ilkesi.
• Newton’un üçüncü yasası veya etki-tepki ilkesi.

Her Newton yasasının ne söylediğini web sitemiz ingenierizando.com’dan kontrol edebilirsiniz.

Newton’un ikinci yasasının formülü

Newton’un ikinci yasasının formülü, bir cisme uygulanan kuvvetin, o cismin kazandığı ivmeyle doğru orantılı olduğunu belirtir. Vücudun kütlesi olan, ivmeyi uygulanan kuvvetle ilişkilendiren orantı sabiti.

Dolayısıyla Newton’un ikinci yasasının cebirsel ifadesi şu şekildedir:

Altın:

• 

  vücuda veya sisteme etki eden toplam kuvvettir. Uluslararası Sistemde kuvvetin ölçü birimi Newton’dur (N).

• 

  vücudun veya sistemin kütlesidir, uluslararası sistemdeki ölçü birimi kilogramdır (kg).

• 

  Uluslararası Sistemde saniye kare başına metre (m/s ² ) cinsinden ölçülen cisim veya sistem tarafından elde edilen ivmedir.

Newton’un ikinci yasası denkleminin gerçekleşmesi için uluslararası sistemdeki tüm sayıların ifade edilmesi gerektiğini unutmayın.

Normalde fizikte Newton’un ikinci yasa problemlerini çözmek için yukarıda görülen formül kullanılır. Ancak bu formül matematiksel olarak momentumun (veya doğrusal momentumun) zaman içindeki değişimi olarak da ifade edilebilir:

Bir önceki ifadeyi anlamadıysanız endişelenmeyin çünkü türevleri bilmeniz gerekir ve bunlar genellikle ileri düzey matematik derslerinde öğretilir. Önemli olan Newton’un ikinci yasası (veya dinamiğin temel ilkesi) kavramına bağlı kalmanız ve ilk formülü hatırlamanızdır.

Newton’un İkinci Yasasına Örnekler

Artık Dinamiğin Temel Prensibi veya Dinamiğin Temel Yasası olarak da bilinen Newton’un İkinci Yasasının tanımını bildiğimize göre, anlamını daha iyi anlamak için bu kuralın birkaç örneğine bakalım.

1. Durgun bir cismi hareket ettirmek için uygulanması gereken kuvvet, kütlesine bağlıdır: kütlesi ne kadar büyükse, cisme ivme iletmek için o kadar fazla kuvvet uygulanmalıdır. Örneğin, bir kanepeyi hareket ettirmek için bir kitabı hareket ettirmekten çok daha büyük bir kuvvet uygulanmalıdır (her ikisi de aynı ivmeyle).
2. Newton’un ikinci yasasının bir başka örneği de, bir nesnenin kendisine uygulanan kuvvete bağlı olarak az ya da çok hareket etmesidir. Bir topa vurduğunuzda, parmağınızla hareket ettirmeye çalıştığınızdan çok daha fazla ivme kazanır.

Newton’un ikinci yasasının çözülmüş alıştırmaları

1. Egzersiz

25 kg’lık bir cisme 145 N’luk bir kuvvet uygulandığında bu cisim ne kadar ivme kazandı?

Bu sorunu çözmek için Newton’un ikinci yasasının formülünü kullanmamız gerekiyor:

Şimdi ivmeyi formülden çözüyoruz:

Kuvvet ve kütle Uluslararası Birim Sisteminde ifade edilir; dolayısıyla verileri formülde yerine koyun ve ivmeyi hesaplayın:

Alıştırma 2

Durgun halden yola çıkan 11 kg’lık bir cisim 4 saniyede 9 m/s hıza ulaştı. Ne kadar kuvvet uygulanır?

Bu durumda cismin doğrusal ivmesini bilmiyoruz ancak başlangıç hızını, son hızını ve geçen zamanı biliyoruz. Dolayısıyla ivmeyi şu şekilde hesaplayabiliriz:

Bu şekilde, uygulanan kuvvetin büyüklüğünü bulmak için artık dinamiğin temel ilkesinden gelen formülü kullanabiliriz:

Alıştırma 3

Bir makine kullanılarak 40 kg’lık bir cismin hareket ettirilmesi için 700 N’luk bir kuvvet uygulanıyor. Cisim ile yer arasındaki sürtünme kuvvetinin değeri 450 N sabit ise, cisme kuvvet uygulandığında ivme ne olur?

Sürtünme kuvveti cismin hareketine ters yönde etki eder, dolayısıyla öncelikle cismin üzerine uygulanan net kuvveti hesaplamamız gerekir:

İkinci olarak Newton’un ikinci yasasının matematiksel formülünü kullanıyoruz:

İvmeyi çözüyoruz:

Ve cismin ivmesini bulmak için kuvvet ve kütle değerlerini formülde yerine koyarız: