İçeriğe atla

İvmeli Referans Sistemi

İvmeli referans çerçevesi, ivmesi olan bir referans çerçevesidir. Genel olarak sıfırdan farklı bir ivme algılar. Kavisli uzay-zamanda tüm çerçevelerin eylemsiz olmayan durumu vardır.

Eylemsiz olmayan çerçevelerdeki hareket kanunları eylemsizlik çerçevelerindeki basit formu almaz ve yasalar ivmeye bağlı olarak çerçeveden çerçeveye değişmektedir. Tamamen bakış açısı içinde cisimlerin hareketini açıklamak için, türetilmiş olmayan eylemsiz referans çerçeveleri, hayali güçleri (ayrıca atalet kuvvetleri, sözde kuvvetler ve d'Alembert kuvvetleri), örneğin Coriolis kuvvet veya merkezkaç kuvveti olarak gözlenen hareket, eylemsiz olmayanın hızlandırılmasıdır.

Hesaplamalarda Hayali Güçlerden Kaçınmak

Düz uzay-zamanda, eğer istenilirse eylemsiz olmayan çerçevelerin kullanılmasından kaçınılabilir. Eylemsiz olmayan referans çerçeveleri ile ilgili ölçümler her zaman eylemsiz görüldüğü gibi bu hızlanma eylemsiz olmayan doğrudan ivme içeren bir eylemsiz duruma dönüştürülebilir. Bu yaklaşım hayali güçlerin kullanılmasını (çerçevelerin durumu için Ryder ın işaret ettiği gibi tanımı gereği, hayali güçlerin bulunmadığına dayanmaktadır) ama sezgisel, gözlemsel ve hatta kullanılan hesaplama bakış açısından meteorolojide kullanıldığı gibi daha az uygun olabilir. “Bu sorunun üstesinden gelmek için basit bir yol, tüm koordinatları eylemsiz sistemdeki koordinatlara dönüştürmektir. Ancak bu zahmetli bir iştir. Örneğin varsayalım ki, basınç gradyanı nedeniyle dünya atmosferindeki hava kütlelerinin hareketini hesaplamak istiyoruz. Biz dönen çerçeveye, yeryüzündeki sonuçları göreli olarak, mümkünse bu koordinat sistemi içinde kalmak daha iyidir. Bu aynı zamanda Newton'un Hareket Kanunları uygulamak için bize hayali güçleri tanıtan durum sağlayabilir.” .|Peter Ryder|Klasik Mekanik, sf. 78-79}}

Eylemsiz Olmayan Algılama: Hayali Güçlerin İhtiyacı

“Hayali kuvvet" farklı bir kullanımı genellikle eğrisel koordinatlar, özellikle kutupsal koordinatlarda kullanılır. Karışıklığı önlemek için, terminolojide bu rahatsız edici belirsizlik burada işaret edilmektedir. Bu sözde "güçler" eylemsiz olmayan veya eylemsiz referans, tüm çerçeveler içinde ve (bütün Newton güçler, gibi, hayali veya başka türlü) koordinat rotasyon ve çevirileri altında vektörler olarak dönüşümü yoktur. "Hayali güç" bu uyumsuz kullanımı olmayan eylemsizlikle ilgisi yoktur. Bu sözde "güçler" koordinat sisteminin eğrisel içinde bir parçacığın ivme belirlenmesi ve ardından kalan terimlerden koordinatları basit bir çift zamanlı türevleri ayırarak tanımlanır. Bunlar geriye kalan terimler ardından "hayali güçler" olarak adlandırılır. Lagrange mekaniği genelleştirilmiş koordinatların kendi bağlantısını göstermek için bu terimleri "genelleştirilmiş hayali güçler" olarak belirtir. Kutupsal koordinatlara Lagrange yöntemlerinin uygulanmasına buradan ulaşabilirsiniz.

Göreli Bakış Açısı

Çerçeveler ve Düz Uzay

Uzay-zamanın bir bölgesi Öklid olarak belirtilmişse ve yerçekimi alanlarından etkin bir serbest aynı bölgede üzerinde koordinat sistemi, düzgün bir hayali alan hızlandırılmış çerçevede mevcut olduğu söylenebilir. Çerçeve tabanlı açıklamalarında, bu sözde alan görünür ya da "ivmelendirilmiş" ve "eylemsiz" koordinat sistemleri arasında geçiş yaparak yapılabilir.

Daha Gelişmiş Düzeydeki Tanımlar

Durum genel görelilik ilkesini kullanarak, ince ayrıntılarıyla modellendiğinden, bağımlı yerçekimi alanının kavramı daha az gerçekçi olur. Bu Machian modellerinde, hızlandırılmış belirgin çekim alanı arka planı, maddenin hareketi ile ilişkili olduğunu kabul edebilir, ama aynı zamanda sanki malzeme hareketi şeklinde bir çekim alanı vardır. Bu karşılıklı etki ve koordinat sistemleri huzmesi geometri ve tabanlı çözgü için hızlandırılmış bir kütlenin yeteneği, çerçeve sürüklenmesi olarak adlandırılır. Çerçeve-sürükleme ivmeli çerçeveleri (yerçekimi etkisini göstermekte olan) ve (geometri yerçekimi alanlardan serbest) eylemsiz çerçeveler arasında ayrımı ortadan kaldırır. Zorla ivmelendirilmiş bir nesne fiziksel bir koordinat sistemini "sürükler", problem tüm gözlemciler için çarpık uzayda bir egzersiz haline gelir.

Kaynakça

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Özel görelilik</span> izafiyet teorisi, uzay ve zaman arasındaki ilişkiyi açıklayan bir bilimsel teoridir

Fizikte, özel görelilik teorisi veya izafiyet teorisi, uzay ve zaman arasındaki ilişkiyi açıklayan bir bilimsel teoridir. Albert Einstein'ın orijinal çalışmalarında teori, iki varsayıma dayanmaktadır:

  1. Fizik yasaları, tüm süredurum referans çerçevelerinde değişmezdir.
  2. Işık kaynağının veya gözlemcinin hareketinden bağımsız olarak vakumdaki ışığın hızı, tüm gözlemciler için aynıdır.

Fizikte, kütle, Newton'un ikinci yasasından yararlanılarak tanımlandığında cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Doğal olarak kütlesi olan bir cisim eylemsizliğe sahiptir. Kütleçekim kuramına göre, kütle kütleçekim etkileşmesinin büyüklüğünü de belirleyen bir çarpandır (parametredir) ve eşdeğerlik ilkesinden yola çıkılarak bir cismin kütlesi kütleçekimden elde edilebilir. Ama kütle ve ağırlık birbirinden farklı kavramlardır. Ağırlık cismin hangi cisim tarafından kütleçekime maruz kaldığına göre ve konumuna göre değişebilir.

<span class="mw-page-title-main">Newton'un hareket yasaları</span> Bilimsel Yasalar

Newton'un hareket yasaları, bir cisim üzerine etki eden kuvvetler ve cismin yaptığı hareket arasındaki ilişkileri ortaya koyan üç yasadır. İlk kez Isaac Newton tarafından 5 Temmuz 1687 tarihinde yayımlanan Philosophiae Naturalis Principia Mathematica adlı çalışmada ortaya konmuştur. Bu yasalar klasik mekaniğin temelini oluşturmuş, bizzat Newton tarafından fiziksel nesnelerin hareketleri ile ilgili birçok olayın açıklanmasında kullanılmıştır. Newton, çalışmasının üçüncü bölümünde, bu hareket yasalarını ve yine kendi bulduğu evrensel kütleçekim yasasını kullanarak Kepler'in gezegensel hareket yasalarının elde edilebileceğini göstermiştir.

1. Yasa
Eylemsiz referans sistemi adı verilen öyle referans sistemleri seçebiliriz ki, bu sistemde bulunan bir parçacık üzerine bir net kuvvet etki etmiyorsa cismin hızında herhangi bir değişiklik olmaz. Bu yasa genellikle şu şekilde basitleştirilir: “Bir cisim üzerine dengelenmemiş bir dış kuvvet etki etmedikçe, cisim hareket durumunu korur.”
2. Yasa
Eylemsiz bir referans sisteminde, bir parçacık üzerindeki net kuvvet onun çizgisel momentumunun zaman ile değişimi ile orantılıdır:
<span class="mw-page-title-main">Eylemsizlik momenti</span> dönmeye karşı gösterilen zorluk

Atalet momenti veya eylemsizlik momenti, dönmekte olan bir cismin, dönme hareketine karşı durmasına eylemsizlik momenti denir. Eylemsizlik momenti, toplam dönme hareket gücüne karşı direnç oluşturur ve bu yüzden cisim, tam verimde dönemez.

Newton mekaniğinde merkezkaç kuvveti, dönen bir referans çerçevesinde bakıldığında tüm nesneler üzerinde etkili gibi görünen bir eylemsizlik kuvvetidir.

<span class="mw-page-title-main">Katı cisim dinamiği</span>

Katı-cisim dinamiği, dış kaynaklı kuvvetler karşısında hareket eden birbiri ile ilişkili sistemlerin analizini inceler. Her bir gövde için, cisimlerin katı olduğu ve bu nedenle uygulanan kuvvetler nedeni ile deforme olmadıkları, sistemi tanımlayan taşıma ve dönme parametrelerinin sayısını azaltarak analizi basitleştirmektedir.

Yalancı kuvvet, d'Alembert kuvveti ya da eylemsizlik kuvveti, ivmeli referans çerçevesindeki gözlemcilerin, yine bu çerçeve içindeki olayları Newton'ın hareket yasalarıyla açıklayabilmek için var olduğunu düşündükleri kuvvet.

<span class="mw-page-title-main">Ağırlıksızlık</span>

Ağırlıksızlık ya da ağırlığın yokluğu aslında dışarıdan uygulanan kuvvetler, genellikle yerden koltuktan yataktan vb. uygulanan temas gerektiren kuvvetler, sonucu oluşan baskı ve gerilmenin yokluğudur. Sezgilere aykırı bir şekilde düzgün kütleçekimsel kuvvet tek başına gerilmeye ve baskıya neden olmaz ve b tip bir kuvvetin bulunduğu ortamda serbest düşüşte olan bir cisim g- kuvveti algılamaz ve ağırlıksız hisseder. Bu ayrıca sıfır g- kuvveti olarak adlandırılır. Cisimler kütleçekimi dışındaki kuvvetlere maruz kaldığında, santrifüjde ya da dönen bir uzay istasyonunda ya da roketleri ateşlenen bir uzay mekiğinde, kuvvet cismin eylemsizliğini bastırdığından ağırlık hissi oluşur. Bu tip durumlarda, ağırlık hissi, kütleçekimsel alan sıfır dahi olsa baskı durumu ile oluşabilir. Bu tip durumlarda g kuvveti hissedilir ve cisimler ağırlıksız değildir. Kütleçekimsel alan düzgün olmadığında serbest düşüşteki bir cisim gelgitsel kuvvetler hissedecektir ve cisim baskısız değildir. Bir karadeliğin yanında bu tip gelgitsel kuvvetler çok güçlü olabilir. Dünya göz önüne alındığında bu tip kuvvetler oldukça küçüktür. Özellikle de küçük boyutlu cisimler için. Örneğin insan vücudu veya bir uzaymekiği için. Ve bu durumlarda genel ağırlıksızlık hissi korunmuş olur. Bu durum mikroyerçekimi olarak da bilinir ve yörüngede dolanan uzay mekiklerinde oldukça yaygındır.

Genel görelilik fiziğinde, eşdeğerlik ilkesi, kütleçekimsel kütle ve eylemsiz kütle arasındaki eşdeğerlikle ilgilenen çeşitli kavramlardan biridir. Einstein'in gözlemlerine göre büyük kütleli bir cismin üzerinde durulduğunda hissedilen kütleçekimsel kuvvet, eylemsiz olmayan (ivmeli) referans çerçevesindeki bir gözlemcinin hissettiği uydurma kuvvetle aynıdır.

Fizikte konuşlanma sistemi farklı zaman dilimlerinde nesnelerin konum ve yönelim gibi özelliklerini belirlemek ve ölçmek için kullanılan bir koordinat sistemini ifade etmektedir. Ayrıca bu özelliklerin temsilinde kullanılan kümelerini de içerebilmektedir. Daha zayıf bir anlamda, bir konuşlanma sistemi yalnızca koordinatları betimlememektedir, aynı zamanda bu sistemde hareket eden nesnelerin ayırt edilmesinde her zaman dilimi için aynı üç boyutlu alanları da tanımlamaktadır.

Fizikte, dairesel hareket bir nesnenin dairesel bir yörünge boyunca bir rotasyon ya da çemberin çevresinde yaptığı harekettir. Rotasyonun sürekli açısal değeriyle birlikte düzgün ya da değişen rotasyon değeriyle düzensiz olabilir. 3 boyutlu bir cismin sabit ekseni etrafındaki rotasyon parçalarının dairesel hareketini içerir. Hareketin denkliği bir cisim kütlesinin merkezini tanımlar.

<span class="mw-page-title-main">Mutlak zaman ve mekan</span>

Aslen Sir Isaac Newton tarafından Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri adlı kitabında tanıtılan mutlak zaman ve mekan kavramları Newton mekaniğini kolaylaştıran teorik bir temel sağlamıştır. Newton'a göre, mutlak zaman ve mekan sırasıyla nesnel gerçekliğin bağımsız yönleridir. Mutlak, gerçek ve matematiksel zaman, kendisi ve kendi doğası gereği değişmeyen ve değiştirilmeyen şekilde akar ve diğer bir deyişle ‘süre’ denir; göreceli, görünür ve genel zaman, hareketle ifade edilen sürenin makul ve dış ölçüsüdür ki bu da genellikle ‘gerçek zaman’ olarak adlandırılır.

Galile değişmezliği ya da Galile göreliliği der ki; hareket kanunlarının hepsi eylemsiz çerçeve içinde olur. Galileo Galilei bu prensibi ilk olarak 1632'de İki Dünya Sistemi Hakkında Diyalog adlı kitabında kullanmıştır. Prensibi açıklarken gemi örneğini vermiştir. Sakin bir denizde, hiçbir yere çarpmadan sabit hızda giden gemide, güvertenin altında olan bir gözlemci geminin hareketsiz olduğunu ya da hareket edip etmediğini söyleyemez demiştir. Bir diğer güzel örnekse; Dünyamız Güneş'in etrafında saniyede yaklaşık olarak 30 kilometre/saniye hızla dönmektedir ve güvertedeki gözlemci gibi biz de Dünya hakkında teknik olarak bu eylemsiz çerçeve kuralına uymasa da aynı şeyleri söyleyebiliriz.

18. yy. ve sonrasında geliştirilmiş, genellikle vektörel mekanik olarak nitelendirilen ve orijinalinde Newton mekaniği olarak bilinen analitik mekanik, klasik mekaniğin matematiksel fizik kaynaklarıdır. Model harekete göre analitik mekanik, Newton’un vektörel enerjisinin yerine, hareketin iki skaler özelliği olan kinetik enerjiyi ve potansiyel enerjiyi kullanır. Bir vektör, yön ve nicelik ile temsil edilirken bir skaler, nicelik ile(yoğunluğu belirtirken) temsil edilir. Özellikle Lagrange mekaniği ve Hamilton mekaniği gibi analitik mekanik de, sorunları çözmek için bir sistemin kısıtlamalarının ve tamamlayıcı yollarının kavramını kullanarak klasik mekaniğin kullanım alanını etkili bir şekilde yapılandırır. Schrödinger, Dirac, Heisenberg ve Feynman gibi kuram fizikçileri bu kavramları kullanarak kuantum fiziğini ve onun alt başlığı olan kuantum alan teorisini geliştirdiler. Uygulamalar ve eklemelerle, Einstein’a ait kaos teorisine ve izafiyet teorisine ulaşmışlardır. Analitik mekaniğin çok bilindik bir sonucu, modern teorik fiziğin çoğunu kaplayan Noether teoremidir.

Matematiksel fizikte, hareket denklemleri, fiziksel sistemin hareket sürecindeki davranışını, zamanın bir fonksiyonu olarak tanımlar. Daha detaya girmek gerekirse; hareket denklemleri, fiziksel sistemin davranışını devinimsel değişkenler üzerinde tanımlanmış bir matematiksel fonksiyon takımı olarak izah eder. Bu değişkenler genellikle uzay koordinatları ve zamandan ibarettir, ama gerektiğinde momentum bileşenleri de kullanılır. En yaygın değişken seçeneği, fiziksel sistemin özelliklerini uygun şekilde tanımlayan değişkenlerden oluşan genelleştirilmiş koordinatlardır. Klasik mekanikte bu fonksiyonlar öklid uzayında tanımlanmıştır ama görelilikte eğilmiş uzay üzerindeki fonksiyon daha uygundur. Eğer sistemin dinamikleri biliniyor ise, bu fonksiyonları tanımlayan denklemler dinamiğin hareketini izah eden diferansiyel denklemlerin çözümleri olacaktır.

<span class="mw-page-title-main">Eylemsiz referans çerçevesi</span>

Fizikte, eylemsiz referans sistemi, zamanı ve uzayı homojen ve izotropik olarak zamandan bağımsız bir şekilde tanımlanan referans sistemidir.

<span class="mw-page-title-main">Sabit bir eksen etrafında dönme</span> dönme hareketinin özel bir durumu

Sabit bir eksen etrafında dönme dönme hareketinin özel bir durumudur. Sabit eksen hipotez yönünü değiştirerek bir eksen olasılığını dışlar ve salınım devinim gibi olguları tarif edemez. Euler’in dönme teoremine göre, Aynı zamanda, sabit eksenler boyunca eş zamanlı rotasyon imkânsızdır. Eğer iki rotasyona aynı anda kuvvet uygulanırsa, rotasyonun yeni ekseni oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Lagrange mekaniği</span> Klasik mekaniğin yeniden formüle edilmesi

Lagrange mekaniği, klasik mekaniğin yeniden formüle edilmesidir. İtalyan-Fransız matematikçi ve astronom Joseph-Louis Lagrange tarafından 1788’de geliştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Durgun kütle</span>

Değişmez kütle, durgun kütle, gerçek kütle, tam kütle ya da sınır sistemleri durumunda basitce kütle, bir objenin veya Lorentz dönüşümlerine göre tüm referans çerçevelerinde aynı olan objelerin sisteminin toplam enerji ve momentum karakteridir. Eğer momentum çerçevesinin bir merkezi sistemde oluşuyorsa, sistemin değişmez kütlesi toplam enerjinin ışık hızının karesine bölümüyle bulunur. Diğer referans çerçevelerinde, sistemin enerjisi artar yalnız sistemin momentumu bundan çıkarılmıştır, yani değişmez kütle aynı kalır.

<span class="mw-page-title-main">Yörünge durum vektörleri</span>

Yörünge durum vektörleri veya durum vektörleri, gök mekaniği ve yörünge mekaniğinde, konum ve hız kartezyen vektörlerin zaman (devir) ile birlikte uzaydaki yörüngede bulunan bir cismin benzersiz şekildeki gidim izinin belirlenmesidir.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.