▷ Newton'un üçüncü yasası (etki ve tepki ilkesi)

Bu makalede, etki ve tepki ilkesi olarak da bilinen Newton’un üçüncü yasasının ne olduğu ve ne söylediği anlatılmaktadır. Newton’un üçüncü yasasının örneklerini ve matematiksel formülünü görebileceksiniz. Ayrıca Newton’un üçüncü yasasının adım adım çözümlü alıştırmalarıyla pratik yapabilirsiniz.

Newton’un üçüncü yasası nedir?

Fizikte, Newton’un etki ve tepki ilkesi olarak da adlandırılan üçüncü yasa ifadesi şunları belirtir:

Bir cisim başka bir cisme bir kuvvet uygularsa, birinci cisme aynı büyüklükte ve yönde fakat zıt yönde bir kuvvet uygulayacaktır.

Başka bir deyişle, A cismi B cismine sağa doğru 10 N’luk yatay bir kuvvet uygularsa, B cismi A cismine sola doğru 10 N’luk yatay bir kuvvet uygulayacaktır.

Bu nedenle iki cisim veya sistem arasındaki kuvvetler her zaman eşit fakat zıt yönlerdedir.

Mantıksal olarak etki ve tepki ilkesine, bu yasayı ilk formüle eden fizikçi Isaac Newton’un anısına Newton’un üçüncü yasası adı verilir. Toplamda üç Newton yasası vardır:

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 olduğunu ingenierizado.com web sitemizden kontrol edebilirsiniz.

Newton’un üçüncü yasasının formülü

Newton’un üçüncü yasası (veya etki ve tepki ilkesi), eğer bir cisim başka bir cisme kuvvet uygularsa, birinci cismin ikinci cisim tarafından aynı büyüklükte ancak ters yönde uygulanan bir kuvvet aldığını söyler. Dolayısıyla Newton’un üçüncü yasası aşağıdaki formülle ifade edilebilir :

Altın

$F_{12}$

1. cismin 2. cisme uyguladığı kuvvettir. Ve

$F_{12}$

2. cismin 1. cisme uyguladığı kuvvettir.

Yani Newton’un üçüncü yasa denkleminin gerçekleşmesi için iki kuvvetin aynı modüle sahip olması ancak işaretlerinin zıt olması, yani kuvvetlerin zıt olması gerekir.

Üretilen ilk kuvvete aynı zamanda etki kuvveti de denir. Benzer şekilde, uygulanan ilk kuvvete verilen tepkiden kaynaklanan kuvvete tepki kuvveti denir.

Newton’un Üçüncü Yasasına Örnekler

Artık Newton’un üçüncü yasasının tanımını bildiğimize göre, kavramı tam olarak anlamak için gerçek dünyadan birkaç örneğe bakalım.

Newton’un üçüncü yasasının tipik bir örneği, bir kişinin duvara kuvvet uygulamasıdır. Duvara bir kuvvet uyguladığınızda o da kişiye aynı büyüklükte başka bir kuvvet uygular. Dolayısıyla kişi duvarı hareket ettiremeyecek ancak duvarın kendisine uyguladığı tepki kuvveti nedeniyle geri itildiğini fark edecektir.
Etki ve tepki ilkesinin bir başka örneği normal kuvvettir. Normal kuvvet, yerin insanlara uyguladığı ve bu kuvvete karşı koyduğu tepki kuvveti olduğundan, Dünya bizi gezegenin merkezine doğru iten bir çekim kuvveti uygular. Yani normal kuvvet sayesinde Dünya yüzeyinde kalabiliriz.
Son olarak, zıpladığımızda aslında yere bir kuvvet uyguluyoruz ve sonra yer tepki veriyor ve bize aynı büyüklükte bir kuvvet uygulayarak bizi yukarı doğru itiyor. Yani biz yere ne kadar kuvvet uygularsak, yer de bize o kadar kuvvet uygular ve dolayısıyla biz de o kadar çok sıçrarız.

Newton’un üçüncü yasasının, iki kuvvetin birbirine karşıt olduğu ve dolayısıyla birbirini iptal ettiği anlamına gelmediğine dikkat edin. Aksine, etki kuvveti bir cisme etki eder ve tepki kuvveti başka bir cisme etki eder.

Ayrıca etki kuvveti ve tepki kuvveti aynı büyüklükte olmasına rağmen farklı cisimlere etki ettikleri için aynı etkiyi göstermezler. Yukarıda açıklanan ilk örneği takip edersek, bir kişi duvara bir kuvvet uyguladığında, duvar açıkça onu hareket ettirmez, ancak duvarın kişiye uyguladığı tepki kuvveti onu hareket ettirir.

Newton’un üçüncü yasasının çözülmüş alıştırmaları

1. Egzersiz

Kütlesi 4 kg olan bir cisme aşağı doğru 15 N’luk dikey bir kuvvet uygulanırsa, cismin dengede kalması için yerin hangi kuvveti uygulaması gerekir?

çözümü gör

Nesne hareket etmiyorsa dengede olacaktır ve bunun gerçekleşmesi için zeminin, nesnenin ağırlığı artı uygulanan kuvvete karşı koyan bir kuvvet uygulaması gerekir.

Bu yüzden önce nesnenin ağırlığını hesaplıyoruz:

$P=m\cdot g=4\cdot 9,81=39,24 \ N$

Bu durumda cismi aşağıya doğru iten iki kuvvetin toplamı şu şekilde olur:

$F=15+39,24=54,24\ N$

Sonuç olarak, cismin dengede olması için yerin cismin üzerine yukarıya doğru 54,24 N’luk dikey bir kuvvet uygulaması gerekir.

Alıştırma 2

0,3 kg’lık bir cisim bir ipe asılıyor, benzer şekilde 0,1 kg’lık başka bir cisim de aşağıdaki resimde gösterildiği gibi bir öncekine başka bir iple asılıyor. Yukarıya doğru 6 N’luk bir kuvvet uygulanırsa tüm sistemin ivmesi nedir? Peki ikinci telin gerilimi nedir?

çözümü gör

Bu durumda sorunu çözmek için Newton’un ikinci yasasını ve Newton’un üçüncü yasasını kullanmamız gerekir.

İlk olarak, her bir cisme etki eden ağırlığın kuvvetini hesaplayacağız:

$P=m\cdot g$

$P_1=m_1\cdot g=0,3\cdot 9,81=2,94\N$

$P_2=m_2\cdot g=0,1\cdot 9,81=0,98\N$

Şimdi Newton’un ikinci yasasının denklemini tüm sisteme uyguluyoruz:

$\displaystyle \sum F=m\cdot a$

$6-P_1-P_2=m\cdot a$

Değerini bulmak için verileri değiştiririz ve ivmeyi sileriz:

$6-2.94-0.98=(0.3+0.1)\cdot a$

$2,08=0,4\cdot a$

$a=\cfrac{2.08}{0.4}=5.2\ \cfrac{m}{s^2}$

Öte yandan 1. cismin 2. cisme uyguladığı kuvvet, 2. cismin 1. cisme uyguladığı kuvvete zıt olacaktır. Ayrıca 2. cismin ivmesini ve ağırlığını bildiğimiz için kuvvet denklemini yeniden formüle ediyoruz ama bu sefer yalnızca gövde 2’de:

$\displaystyle \sum F=m\cdot a$

$T-P_2=m_2\cdot a$

$T-0,98=0,1\cdot 5,2$

$T=0,52+0,98$

$T=1,5\N$

Özetle sistemin ivmesi 5,2 m/ ^s2 , ikinci ipin gerilimi ise 1,5 N’dir.

Newton'un üçüncü yasası (veya etki ve tepki ilkesi)