İçeriğe atla

Bileşke kuvvet

Bileşke kuvvet, katı cisimlerde cisme uygulanan tek bir kuvvet ve beraberindeki tork. Cisme, diğer bütün uygulanan kuvvetlerin toplamıyla aynı etkiyi yapar. Bu kuvvetin etkilediği yerin belirlenmesi tork bulmak açısından önemlidir. Bileşke kuvvet terimi sadece kuvveti değil beraberindeki torku da kapsamaktadır. Bazı kaynaklarda da bu yüzden bileşke kuvvet-tork diye geçer.

Örneklendirme

Buradaki örnekler basit yöntemlerle bileşke kuvveti bulmakla ilgili ufak bilgiler içerir.

Rezultanta

1.Şekilde bileşke kuvvet bulmak için bu iki kuvvettin birleşme noktaları hesaba katılır. Örnekte olduğu gibi birleşebilen bu kuvvetin bileşkesi paralelkenar yöntemiyle rahatlıkla bulunabilir. Bu yöntemdeki amaç ortak kesişim noktasını gözlem noktası almaktır. Bu sayede tork her zaman sıfırdır ve bu sayede bileşke kuvvet net kuvvete eşittir.

2.Şekilde ise birbirine paralel iki kuvvetin bileşkesi alınmakta. Bu iki kuvvet paralel oldukları için direkt olarak birbirlerinin üzerine eklenerek işlem yapılabilir. Buradaki tork sorunu ise kuvvetlerin paralel ve aynı yönlü olması sayesinde kendiliğinden çözülür. Gözlem noktası farkı olmadan tork sıfıra eşittir.

Bağlı Vektör

Bir kuvvetin cisme uygulandığı bir etkime noktası vardır. Bu noktanın yerinin değişmesi kuvvetin cisim üzerinde yarattığı etkiyi değiştirir. Bu nedenle kuvvet etkime noktasına bağlı bir vektördür, yani kısaca bağlı bir vektördür.

Aynı noktaya etkiyen iki kuvvet veya aynı şekilde aynı noktadan başlayan iki vektör arasında işlem yapılabilir ve de bu yeni vektörün etkisi diğer iki vektörün toplam etkisiyle aynıdır. Fakat aynı etkime noktasına sahip olmayan vektörler arasında işlem yapılamaz.

Bir kuvvetin uygulanma noktasını değiştirmek o kadar da zor değildir. Kuvveti bilenşenlerine ayırıp, bunu yaparken de birbirine zıt yönlü eşit büyüklükte kuvvetler seçersek, götürmek istediğimiz yerde saf tork oluşacaktır ve de aynı zamanda etkime noktamız taşınmış. Bu yöntem kullanılarak kuvvetlerle işlemler kolaylıkla yapılabilir.

Bir cisme etkiyen bu kuvvetler bütününün tek bir noktaya taşınıp beraberinde torklarının da hesaplanmasıyla bileşke kuvvet-tork oluşur.

Tork

Eğer bir R noktası bileşke kuvvet F için etkime noktası olarak seçilirse, n kadar kuvvet için ve her bir kuvvet Fi için onunla alakalı olan tork T belirlendiğinde formüller:

ve

olarak ortaya çıkar.

Kullanışlı bir bilgi olarak şu da akılda kalmalıdır ki, etkileşim noktası R, bileşke kuvvetin uygulandığı doğrultu boyunca herhangi bir nokta olarak seçilebilir. Buna bağlı olarak tork da değişmeyecektir. Bunu ispatlamak için kF i kullanarak tork formülünü yazarsak

sonra da formülün sağ tarafını orijinal formül olarak ayırırsak

olur ve ikinci terim sıfır olduğu için F e bakacak olursak

çıkacaktır, bu nedenle de tork değişmeden kalır.

Torksuz Bileşke

Torkun sıfır olduğu bir etkime noktası düşünmek her zaman daha kolay ve yararlıdır.

Yukarıda F bileşke kuvvet ve sistemdeki kuvvetler de Fi olarak belirtilmiştir.

Bu formülde de görüldüğü üzere R için bir çözüm olması için kuvvet ve etkileşim noktasının birbirine dik olması gerekiyor. İşte bu torksuz bileşke kuvvetin koşulu olarak karşımıza çıkıyor. Bunun matematiksel olarak

şeklinde yazabiliriz.

Eğer bu koşul sağlanırsa oluşacak sisteme saf kuvvet, fakat sağlanmadığı diğer bütün durumlarda ise saf tork denir.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Eylemsizlik</span> Bir cismin içinde bulunduğu düzgün hareket veya hareketsizlik durumunun sürüp gitmesi, hareketsizliğe veya hareketsizlikten harekete kendi başına geçememesi özelliği

Eylemsizlik ya da atalet, cisimlerin hareket durumlarını koruma eğilimleridir. Burada "hareket durumu" ile anlatılmak istenen, cismin diğer bir cisme göre sabit hızla hareket etmesi veya durağan halde bulunmasıdır. Maddeler için ortak özelliktir. Newton tarafından 1. hareket yasası olarak ifade edilmiştir. Bu yasa, bir cisim üzerine etkiyen dış kuvvetlerin bileşkesi sıfır olduğu zaman cismin hareket durumunun değişmeyeceğini söyler.

<span class="mw-page-title-main">Türev</span> Fonksiyonun grafiğine çizilen teğetin eğimini hesaplama tekniğidir.

Matematikte türev, bir fonksiyonun tanımlı olduğu herhangi bir noktada değişim yönünü veya hızını veren temel bir kavramdır. Tek değişkenli bir fonksiyonun tanım kümesinin belli bir noktasında türevi, fonksiyonun grafiğine bu noktada karşılık gelen değerde çizilen teğet doğrunun eğimidir. Teğet doğru, tanım kümesinin bu noktasında fonksiyonun en iyi doğrusal yaklaşımıdır. Bu nedenle türev genellikle anlık değişim oranı ya da daha açık bir ifadeyle, bağımlı değişkendeki anlık değişimin bağımsız değişkendeki anlık değişime oranı olarak tanımlanır. Bir fonksiyonun türevini teorik olarak bulmaya türev alma denilir. Eğer bir fonksiyonun tanım kümesindeki her değerinde hesaplanan türev değerlerini veren başka bir fonksiyon varsa, bu fonksiyona eldeki fonksiyonun türevi denir.

Klasik mekanikte momentum ya da devinirlik, bir nesnenin kütlesi ve hızının çarpımıdır; (p = mv). Hız gibi, momentum da vektörel bir niceliktir, yani büyüklüğünün yanı sıra bir yöne de sahiptir. Momentum korunumlu bir niceliktir ; yani bu, eğer kapalı bir sistem herhangi bir dış kuvvetin etkisi altında değilse, o kapalı sistemin toplam momentumunun değişemeyeceği anlamına gelir. Momentum benzer bir konu olan açısal momentum ile karışmasın diye, bazen çizgisel momentum olarak da anılır.

<span class="mw-page-title-main">Vektör</span> büyüklüğü (veya uzunluğu) ve yönü olan geometrik nesne

Matematik, fizik ve mühendislikte, Öklid vektörü veya kısaca vektör sayısal büyüklüğü ve yönü olan geometrik bir objedir. Vektör, genellikle bir doğru parçası ile özdeşleştirilir. Bir başlangıç noktası A ile bir uç noktası B'yi birleştiren bir ok şeklinde görselleştirilir ve ile belirtilir.

<span class="mw-page-title-main">İvme</span> hızın büyüklüğü ve / veya hız yönünün zamanla değiştiği hız

Fizikte ivme, hızın zamana göre türevi olarak tanımlanır. Büyüklüğü uzaklık/zaman2 olan bir vektörel niceliktir ve cismin hem hızının hem de yönünün şiddetlerindeki değişimini gösterir. İvmeölçer yardımıyla ölçülen ivmenin SI birimi metre/saniye²'dir.

Dinamik, cisimlerin, çeşitli kuvvetler altında, hareketlerindeki değişiklikleri inceleyen bilim dalıdır. Başka bir ifadeyle: Dinamik, harekete sebep olan ve hareketi değiştiren unsurları inceler.

<span class="mw-page-title-main">Açısal momentum</span> Fiziksel nicelik

Açısal momentum, herhangi bir cismin dönüş hareketine devam etme isteğinin bir göstergesidir ve bu nicelik cismin kütlesine, şekline ve hızına bağlıdır. Açısal momentum bir vektör birimidir ve cismin belirli eksenler üzerinde sahip olduğu dönüş eylemsizliği ile dönüş hızını ifade eder.

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

Elektriksel alan, kıvıl alan, elektrik alan veya elektrik alanı, elektriksel yükü veya manyetik alanı çevreleyen uzayın bir özelliği olup, içerisinde bulunan yüklü nesnelere elektriksel güç aracılığı ile etki eder. Kavram fiziğe Michael Faraday tarafından kazandırılmıştır.

<span class="mw-page-title-main">İş (fizik)</span>

Fizikte, bir kuvvet bir cisim üzerine etki ettiğinde ve kuvvetin uygulama yönünde konum değişikliği olduğunda iş yaptığı söylenir. Örneğin, bir valizi yerden kaldırdığınızda, valiz üzerine yapılan iş kaldırıldığı yükseklik süresince ağırlığını kaldırmak için aldığı kuvvettir.

Mekanik denge bir katı cisim için cisme etkiyen bileşke kuvvet vektörünün ve bileşke moment vektörünün sıfır olmasıdır. Katı cisim deforme olmadığından cisme etkiyen kuvvetlerin ve momentlerin net olarak sıfır olması Newtonun ikinci hareket yasasına dayanarak cismin doğrusal ve açısal ivmesinin sıfır olması olarak değiştirilebilir.Bu tanıma göre havada sabit hızda yol alan bir uçak veya sabit eksende sabit açisal hızla dönen bir topaç dengededir.

<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.

Lorentz kuvveti, fizikte, özellikle elektromanyetizmada, elektromanyetik alanların noktasal yük üzerinde oluşturduğu elektrik ve manyetik kuvvetlerin bileşkesidir. Eğer q yük içeren bir parçacık bir elektriksel E ve B manyetik alanın var olduğu bir ortamda v hızında ilerliyor ise bir kuvvet hissedecektir. Oluşturulan herhangi bir kuvvet için, bir de reaktif kuvvet vardır. Manyetik alan için reaktif kuvvet anlamlı olmayabilir, fakat her durumda dikkate alınmalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Tork</span> bir kuvvetin nesnenin ekseninde, dayanak noktasında ya da çevresinde dönme eğilimi

Tork, kuvvet momenti ya da dönme momenti, bir cismin bir eksen etrafındaki dönme, bükülme veya burulma eğilimini dönme ekseni merkezine indirgeyerek ölçen fiziksel büyüklüktür. Torkun büyüklüğü moment kolu uzunluğuna, uygulanan kuvvete ve moment kolu ile kuvvet vektörü arasındaki açıya bağlıdır.

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

Fizikte, uzaydaki ağırlığın dağılımının ağırlık merkezi, birbirlerine göre olan ağırlıkların toplamlarının sıfır olduğu noktadır. Ağırlık dağılımı, ağırlık merkezi etrafında dengelenir ve dağılan ağırlığın kütle pozisyon koordinatlarının ortalaması onun koordinatlarını tanımlar. Ağırlık merkezine göre formüle edildiği zaman mekanikte hesaplamalar basitleşir.

Fizikte Net Kuvvet, bir cisim üzerine etkiyen kuvvetlerin toplamına eşittir. Net kuvvetin hesaplanması için serbest cisim diyagramı oluşturulur ve ortamdan izole edilerek cisme etkiyen kuvvetler vektörel olarak yazılır. Net kuvvetin cisme olan etkisi net kuvvetin yönüyle aynı olmak zorunda değildir. Bu etkiyi hesaplamak için bileşke kuvvet'in ve tork'un hesaplanması gerekir. Çünkü cisme uygulanan kuvvet tek bir nokta olarak düşünülmeyen cisimlerde bir tork yaratabilir ve bu da bileşke kuvvetin net kuvvetten farklı olmasına sebep olabilir. Kuvvetin cisme etki ettiği nokta göz önünde bulundurularak hesaplanan tork ile beraber net kuvvet bize bileşke kuvveti verir. Ve cisim bileşke kuvvetin öne sürdüğü doğrultuda hareket eder.

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

Matematikte bir çizgi integrali, integrali alınan fonksiyonun bir eğri boyunca değerlendirildiği integraldir. Çeşitli farklı çizgi integralleri kullanılmaktadır. Kapalı eğrinin kullanıldığı durumlarda integrale kontür integrali denildiği de olmaktadır.

Açısal hız, bir objenin birim zamandaki açısal olarak yer değiştirme miktarına verilen isimdir. Açısal hız vektörel olup bir cismin bir eksen üzerindeki dönüş yönünü ve hızını verir. Açısal hızın SI birimi radyan/saniyedir, ancak başka birimlerde de ölçülebilir. Açısal hız genellikle omega sembolü ile gösterilir. Açısal hızın yönü genellikle dönüş düzlemine diktir ve sağ el kuralı ile bulunabilir.

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

Klasik elektromanyetizm, klasik elektromıknatıslık ya da klasik elektrodinamik teorik fiziğin elektrik akımı ve elektriksel yükler arasındaki kuvvetlerin sonuçlarını inceleyen dalıdır. kuantum mekaniksel etkilerin ihmal edilebilir derecede küçük olmasını sağlayacak kadar büyük ölçütlü sistemler için elektromanyetik fenomenlerin mükemmel bir açıklamasını sunar.

<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.