AES Logo

10. Sınıf Fizik - 1. Ünite: Kuvvet ve Hareket

Temel kavramlar, doğrusal hareket, serbest düşme, iki boyutlu hareket ve grafik yorumlama

1. Giriş ve Temel Kavramlar

Fizikte hareket, bir cismin belirli bir referans noktasına göre zamanla konumunun değişmesidir. Hareketi tanımlamak için konum, yer değiştirme, hız, sürat ve ivme kavramları kullanılır.

Konum (x)

Bir cismin seçilen başlangıç noktasına göre yönlü uzaklığıdır. Vektörel bir büyüklüktür. Birimi metredir (m).

Yer Değiştirme (Δx)

Cismin ilk konumundan son konumuna olan vektörel farktır:

Δx = xson – xilk

Alınan yoldan farklıdır; yer değiştirme vektörel, alınan yol skaler büyüklüktür.

Hız (v)

Birim zamandaki yer değiştirmedir. Vektörel büyüklüktür.

v = Δx / Δt

Birimi m/s’dir. Ortalama hız, toplam yer değiştirmenin toplam zamana oranıdır. Anlık hız, çok küçük bir zaman aralığındaki hızdır.

Sürat

Birim zamanda alınan yoldur. Skaler büyüklüktür. Günlük hayatta kullanılan “hız” sözcüğü genellikle sürat anlamındadır.

İvme (a)

Birim zamandaki hız değişimidir. Vektörel büyüklüktür.

a = Δv / Δt = (vson – vilk) / (tson – tilk)

Birimi m/s²’dir. Hız artıyorsa ivme hareket yönüyle aynı, hız azalıyorsa ivme hareket yönüne zıttır.

2. Sabit Hızlı Doğrusal Hareket

Sabit hızlı hareket, bir cismin eşit zaman aralıklarında eşit yer değiştirme yapmasıdır. Hızın büyüklüğü ve yönü değişmez. İvme sıfırdır (a = 0).

Hareket denklemleri

Burada x0 ilk konum, v sabit hızdır.

Grafikler

Örnek: Doğrusal bir yolda 10 m/s sabit hızla hareket eden araç, 5 saniyede 50 m yer değiştirir.

3. Bir Boyutta Sabit İvmeli Hareket

İvmenin sabit olduğu doğrusal harekettir. Hız, eşit zaman aralıklarında eşit miktarda değişir. İki türü vardır:

  • Düzgün Hızlanan Hareket: Hızın büyüklüğü eşit zamanlarda eşit miktarda artar. İvme ile hız aynı yönlüdür.
  • Düzgün Yavaşlayan Hareket: Hızın büyüklüğü eşit zamanlarda eşit miktarda azalır. İvme ile hız zıt yönlüdür.

Temel denklemler (ivme a sabit, ilk hız v0)

v = v0 + a·t
Δx = v0·t + (1/2)·a·t²
v² = v0² + 2·a·Δx

Eğer ilk hız sıfır ise:

v = a·t
Δx = (1/2)·a·t²
v² = 2·a·Δx

Grafikler

Yavaşlayan hareket için formüller benzerdir; ivme negatif alınır.

4. Serbest Düşme Hareketi

Serbest düşme, sadece yer çekimi kuvvetinin etkisi altında yapılan harekettir. Hava sürtünmesi ihmal edilir. Yer çekimi ivmesi “g” ile gösterilir ve Dünya’da yaklaşık 9,81 m/s² (genelde 10 m/s² alınır). Yönü daima Dünya’nın merkezine doğrudur.

a) İlk hızı sıfır olan serbest düşme

v = g·t
h = (1/2)·g·t²
v² = 2·g·h

Burada h düşülen yüksekliktir.

b) Düşey aşağı doğru ilk hızla atış (v0 ≠ 0, aşağı yönlü)

v = v0 + g·t
h = v0·t + (1/2)·g·t²
v² = v0² + 2·g·h

c) Düşey yukarı doğru atış

Cisim yukarı çıkarken hızı azalır, tepe noktasında v = 0 olur, sonra aşağı düşer. İvme her zaman aşağı yönlüdür (-g).

v = v0 – g·t
h = v0·t – (1/2)·g·t²
v² = v0² – 2·g·h (yükselme için)

Cismin kütlesinden bağımsız olarak tüm cisimler aynı ivme ile düşer (hava sürtünmesiz).

5. İki Boyutta Sabit İvmeli Hareket

Cisim hem yatay hem düşey doğrultuda hareket eder. Yatay doğrultuda sabit hız (ivme sıfır), düşey doğrultuda sabit ivme (g) vardır. İki türü vardır: yatay atış ve eğik atış.

5.1. Yatay Atış

Cisim belirli bir yükseklikten yatay doğrultuda v0 ilk hızıyla atılır. Hava sürtünmesi yok.

5.2. Eğik Atış

Cisim yerden veya bir yükseklikten, yatayla θ açısı yapacak şekilde v0 hızıyla atılır.

6. Grafik Yorumlama

  • x-t grafiği: Eğim hızı verir. Doğru ise sabit hız, parabol ise sabit ivme.
  • v-t grafiği: Eğim ivmeyi, alan yer değiştirmeyi verir. Yatay doğru sabit hız, eğimli doğru sabit ivme.
  • a-t grafiği: Sabit ivme durumunda yatay doğru; grafiğin altındaki alan hız değişimini verir.