İçeriğe atla

Gezinge

Yokuş yukarı bir hedefe ateşlenen bir merminin gezinge veya gidim izi yörüngesini gösteren çizim.

Gezinge, gidim izi, mermi yolu ya da uçuş güzergahı, kütlesi hareket halinde olan bir cismin zamanın bir fonksiyonu olarak uzayda izlediği yol veya rotadır. Klasik mekanikte bir gezinge kanonik koordinatlar aracılığıyla Hamilton mekaniği ile tanımlanmaktadır bu nedenle tam anlamıyla bir gezinge eş zamanlı olarak konum ve momentumdan elde edilir.

Kütle bir yapay uydu veya bir atkı olabilir.[1] Örneğin merkezi bir kütle çevresinde dönmekte olan gezegen, asteroit veya kuyruklu yıldızın izlediği yol olan bir yörünge olabilir.

Kontrol teorisinde, bir gezinge bir dinamik sistemin zaman sıralı durumlar kümesidir. (bkz. örneğin Poincaré haritası ). Ayrık matematikte bir gezinge kaynağının bir elemanına bir eşlemesinin yinelenen uygulaması ile hesaplanan değerlerin dizisidir.

Görünge fiziği

Görüngenin bilinen bir örneği, fırlatılan bir top veya taş gibi bir merminin yoludur. Oldukça basitleştirilmiş bir modelde, bir nesne yalnızca tekdüze bir yerçekimi kuvvet alanının etkisi altında hareket etmektedir. Bu, kısa mesafelere, örneğin Ay'ın yüzeyinde fırlatılan bir taş için uygun bir yaklaşım olabilir. Bu basit yaklaşımda, gezinge bir parabol şeklini alır. Genel olarak gezingeleri belirlerken, düzgün olmayan yerçekimi kuvvetlerini ve hava direncini (sürükleme ve aerodinamik) hesaba katmak gerekebilir. Bu, balistik disiplininin odak noktasıdır.

Newton mekaniğinin dikkate değer başarılarından biri de Kepler'in gezegensel hareket yasalarının türetilmesidir. Noktasal bir kütlenin ya da küresel olarak simetrik genişletilmiş bir kütlenin (Güneş gibi) çekim alanında, hareket eden bir nesnenin gezingesi konik bir kesittir, genellikle bir elips ya da hiperboldür.[a] Bu, gezegenlerin, kuyruklu yıldızların ve yapay uzay araçlarının gözlemlenen yörüngelerine oldukça iyi bir şekilde uymaktadır, ancak bir kuyruklu yıldız Güneş'in yakınından geçerse, yörüngeyi değiştiren ve kuyruklu yıldızın uzaya malzeme fırlatmasına neden olan güneş rüzgarı ve radyasyon basıncı gibi diğer kuvvetlerden de etkilenir.

Newton'un teorisi daha sonra klasik mekanik olarak bilinen teorik fizik dalına dönüşmüştür. Diferansiyel hesap matematiğini kullanır ki bu da Newton tarafından gençliğinde ortaya atılmıştır. Yüzyıllar boyunca sayısız bilim insanı bu iki disiplinin gelişimine katkıda bulunmuştur. Klasik mekanik, bilimde olduğu kadar teknolojide de rasyonel düşüncenin en önemli göstergesi olmuştur. Çok çeşitli olguların anlaşılmasına ve tahmin edilmesine yardımcı olur; yörüngeler buna sadece bir örnektir.

Potansiyel bir kütleçekimsel alan içinde hareket eden kütleli bir parçacık ele alındığında, fiziksel olarak kütle eylemsizliği temsil etmekteyken, alan ise " korunumlu" olarak bilinen belirli bir türdeki dış kuvvetleri temsil eder. İlgili her konumda göz önüne alındığında, o konumda etki edecek ilişkili kuvveti, örneğin cismi yerçekiminden çıkarmanın bir yolu hesaplanabilmektedir. Ancak tüm kuvvetler bu şekilde ifade edilemez.

Parçacıkların hareketi aşağıda yer alan ikinci dereceden bir diferansiyel denklem ise gösterilebilir:

Denklemin sağ tarafında kuvvet yörünge boyunca kat edilen gradyan mesafe konumları olarak biçiminde gösterilmiştir. Bu, Newton'un ikinci hareket yasasının matematiksel olarak ifade edilmesidir ve bu tür durumlar için kuvvet, kütle çarpı ivmeye eşittir.

Yörüngedeki nesneler

Aşağıya doğru tekdüze bir çekim kuvveti yerine, aralarındaki karşılıklı çekimle yörüngede dönen iki cisim ele alındığında, Kepler'in gezegensel hareket yasaları elde edilir. Bunların türetilmesi Isaac Newton'un en önemli çalışmalarından birisidir ve diferansiyel hesabın geliştirilmesi için büyük bir motivasyon sağlamıştır.

Topları yakalamak

Beyzbol veya kriket topu gibi bir atkı, hava direncinin ihmal edilebilir olduğu parabolik bir yolda ilerliyorsa ve bir oyuncu alçalırken onu yakalayacak şekilde konumlanmışsa, uçuşu boyunca yükseklik açısının sürekli arttığını görecektir. Yükselme açısının tanjantı, genellikle bir sopayla vurularak topun havaya gönderilmesinden bu yana geçen süreyle orantılıdır. Top gerçekten alçalırken, uçuşunun sonuna yaklaştığında bile, oyuncu tarafından görülen yükseklik açısı artmaya devam eder. Bu nedenle oyuncu topu sanki sabit bir hızla dikey olarak yükseliyormuş gibi görür. Topun istikrarlı bir şekilde yükseliyor gibi göründüğü yeri bulmak, oyuncunun yakalamayı yapmak için kendini doğru konumlandırmasına yardımcı olur. Eğer topa vuran vurucuya çok yakınsa, top hızlanarak yükseliyor gibi görünecektir. Eğer vurucudan çok uzaktaysa, top hızla yavaşlıyor ve sonra alçalıyor gibi görünecektir.

Notlar

  1. ^ Teorik olarak bir yörüngenin radyal düz bir çizgi, bir daire veya bir parabol olması mümkündür. Bunlar gerçekte meydana gelme olasılığı sıfır olan sınırlayıcı durumlardır.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Metha, Rohit. "11". The Principles of Physics. s. 378. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Kuvvet</span> kütleli bir cisme hareket kazandıran etki

Fizik disiplininde, kuvvet bir cismin hızını değiştirmeye zorlayabilen, yani ivmelenmeye sebebiyet verebilen - hızında veya yönünde bir değişiklik oluşturabilen - bir etki olarak tanımlanır, bu etki diğer kuvvetlerle dengelenmediği müddetçe geçerlidir. Itme ya da çekme gibi günlük kullanımda yer alan eylemler, kuvvet konsepti ile matematiksel bir netliğe ulaşır. Kuvvetin hem büyüklüğü hem de yönü önemli olduğundan, kuvvet bir vektör olarak ifade edilir. Kuvvet için SI birimi, newton (N)'dur ve genellikle F simgesi ile gösterilir.

<span class="mw-page-title-main">Mekanik</span> kuvvetlere veya yer değiştirmelere maruz kalan fiziksel cisimlerle ilgilenen bilim

Mekanik, fiziğin fiziksel nesnelerin hareketleriyle, özellikle kuvvet, madde ve hareket arasındaki ilişkilerle ilgili alanıdır. Nesnelere uygulanan kuvvetler yer değiştirmeler veya bir nesnenin çevresine göre konumunda değişikliklerle sonuçlanır. Fizik'in bu dalının kökenleri Antik Yunanistan'da Aristoteles ve Arşimet'in yazılarında bulunur.. Erken modern dönem sırasında, Galileo, Kepler ve Newton gibi bilim adamları şimdiki klasik mekaniğin temellerini attılar. Klasik mekanik, duran veya ışık hızından çok daha düşük hızlarla hareket eden cisimlerle ilgili klasik fizikin bir dalıdır. Kuantum aleminde olmayan cisimlerin hareketini ve üzerindeki kuvvetleri inceleyen bilim dalı olarak da tanımlanabilir. Alan bugün kuantum teorisi açısından daha az anlaşılmıştır.

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">Yörünge</span> bir gökcisminin bir diğerinin kütleçekimi etkisi altında izlediği yola yörünge adı verilir

Gök mekaniğinde yörünge veya yörünge hareketi, bir gezegenin yıldız etrafındaki veya bir doğal uydunun gezegen etrafındaki veya bir gezegen, doğal uydu, asteroit veya lagrange noktası gibi uzaydaki bir nesne veya konum etrafındaki yapay uydunun izlediği kavisli bir yoldur. Yörünge, düzenli olarak tekrar eden bir yolu tanımlamakla birlikte, tekrar etmeyen bir yolu da ifade edebilir. Gezegenler ve uydular Kepler'in gezegensel hareket yasalarında tanımlandığı gibi, kütle merkezi elips biçiminde izledikleri yolun odak noktasında olacak şekilde yaklaşık olarak eliptik yörüngeleri takip ederler.

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">Adi diferansiyel denklem</span>

Matematikte adi diferansiyel denklem, tek değişkenli fonksiyonların türevlerini ilişkilendiren diferansiyel denklem çeşididir. Adi diferansiyel denklemler adı daha yaygındır. Kapalı olarak şeklinde gösterilirler. Bu ifadede denklemin derecesini gosterir.

<span class="mw-page-title-main">Akışkanlar dinamiği</span> hareket halindeki akışkanların (sıvılar ve gazlar) doğal bilimi

Fizik, fiziksel kimya ve mühendislikte akışkanlar dinamiği, akışkanların akışını tanımlayan akışkanlar mekaniğinin bir alt disiplinidir. Aerodinamik ve hidrodinamik dahil olmak üzere çeşitli alt disiplinleri vardır. Akışkanlar dinamiğinin, uçaklardaki kuvvetlerin ve momentlerin hesaplanması, boru hatları boyunca petrolün Kütle akış hızının belirlenmesi, hava durumu modellerinin tahmin edilmesi, uzaydaki bulutsuların anlaşılması ve fisyon silahı patlamasının modellenmesi dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesi vardır.

<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.

<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.

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

Titreşim bir denge noktası etrafındaki mekanik salınımdır. Bu salınımlar bir sarkaçın hareketi gibi periyodik olabileceği gibi çakıllı bir yolda tekerleğin hareketi gibi rastgele de olabilir.

<span class="mw-page-title-main">İki cisim problemi</span>

Klasik mekanikte iki cisim problemi sadece birbirleriyle etkileşen iki nokta parçacığın hareketini tanımlamak için kullanılır. Bir gezegen ve yörüngesinde dolanan bir uydu, bir yıldız ve yörüngesindeki bir gezegen, birbirlerinin yörüngelerinde dolanan iki yıldız ve klasik atom modelinde çekirdeğin etrafında dolanan elektron, yaygın örneklerdir.

Salınım, merkezi bir değere ilişkin veya iki veya daha fazla farklı durum arasındaki bazı ölçümlerin genellikle zamanla tekrarlayan veya periyodik değişimidir. Sarkaç ve alternatif akım bilinen salınım örnekleridir. Salınımlar fizikte atomlar arasındakiler gibi karmaşık etkileşimlere yaklaşmak için kullanılabilir.

Sarsım, fizikte ivmenin değişme oranı, yani ivmenin zamana göre türevi, hızın zamana göre ikinci türevi ve konumun zamana göre üçüncü türevidir. Sarsım aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

ivme,
hız,
konum
zamana karşılık gelir.
<span class="mw-page-title-main">Hareket (fizik)</span>

Hareket ya da devinim, bir cismin sabit bir noktaya göre yerinin zamana karşı değişimidir. Hareketle ilgilenen bilim sahaları, mekanik ve kinematik olarak sınıflandırılabilir. İlkinde kuvvet ve kütle üzerindeki etkisi incelenirken, ikincisinde, kütlenin konumu, hızı gibi nitelikler incelenir.

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.

Fizikte -ayrıca yer çekimi için Gauss akı teoremi olarak bilinen- Gauss yer çekimi yasası, Newton'un evrensel çekim yasasına temelde eşdeğer olan fizik yasasıdır. Her ne kadar Yer çekimi için Gauss yasası Newton'un yasasına denk olsa da, pek çok durumda Gauss yer çekimi yasası hesaplama yapmak için Newton'un yasasından çok daha basit ve uygundur.

<span class="mw-page-title-main">Kepler yörüngesi</span> üç boyutlu uzayda iki boyutlu bir yörünge düzlemi oluşturan bir elips, parabol, hiperbol benzeri bir yörünge cismininin hareketini açıklayan kavram

Gök mekaniği olarak, Kepler yörüngesi üç boyutlu uzayda iki boyutlu bir yörünge düzlemi oluşturan bir elips, parabol, hiperbol benzeri bir yörünge cismininin hareketini açıklar.. Kepler yörüngesi yalnızca nokta iki cismin nokta benzeri yerçekimsel çekimlerini dikkate alır, atmosfer sürüklemesi, güneş radyasyonu baskısı, dairesel olmayan cisim merkezi ve bunun gibi bir takım şeylerin diğer cisimlerle girdiği çekim ilişkileri nedeniyle ihmal eder. Böylece Kepler problemi olarak bilinen iki-cisim probleminin, özel durumlara bir çözüm olarak atfedilir. Klasik mekaniğin bir teorisi olarak, aynı zamanda genel görelilik etkilerini dikkate almaz. Kepler yörüngeleri çeşitli şekillerde altı yörünge unsurları içine parametrize edilebilir.

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

Yörünge mekaniği veya astrodinamik, roketler ve diğer uzay araçlarının hareketini ilgilendiren pratik problemlere, balistik ve gök mekaniğinin uygulamasıdır. Bu nesnelerin hareketi genellikle Newton'un hareket kanunları ve Newton'un evrensel çekim yasası ile hesaplanır. Bu, uzay görevi tasarımı ve denetimi altında olan bir çekirdek disiplindir. Gök mekaniği; daha genel olarak yıldız sistemleri, gezegenler, uydular ve kuyruklu yıldızlar gibi kütle çekimi etkisinde bulunan yörünge sistemleri için geçerlidir. Yörünge mekaniği; uzay araçlarının yörüngelerine ait yörünge manevraları, yörünge düzlemi değişiklikleri ve gezegenler arası transferler gibi kavramlara odaklanır ve itici manevralar sonuçlarını tahmin etmek için görev planlamacıları tarafından kullanılır. Genel görelilik teorisi, yörüngeleri hesaplamak için Newton yasalarından daha kesin bir teoridir ve doğru hesaplar yapmak ya da yüksek yerçekimini ihtiva eden durumlar söz konusu olduğunda bazen gereklidir.

<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.