Newton;Doğa ve doğanın yasası

"Doğa ve doğanın yasası, karanlıkta saklıydı. Tanrı: Newton olsun! dedi ve her şey aydınlandı." -Alexandre Pope.                  

Newton'un Üçüncü Yasası: Etki ve TepkiÜçüncü yasası, doğadaki her eylem (kuvvet) için eşit ve zıt bir tepki olduğunu belirtir. Eğer A nesnesi B nesnesine bir kuvvet uygularsa, B nesnesi de A nesnesine eşit ve zıt bir kuvvet uygular. Başka bir deyişle, kuvvetler etkileşimlerden kaynaklanır.

Newton'un Hareket Yasaları Nelerdir?

1. Duran bir cisim durmaya devam eder, hareket halindeki bir cisim ise dengesiz bir kuvvet tarafından etkilenmediği sürece sabit hızla ve düz bir çizgide hareketini sürdürür.
2. Bir cismin ivmesi, cismin kütlesine ve uygulanan kuvvetin büyüklüğüne bağlıdır.
3. Bir cisim başka bir cisme kuvvet uyguladığında, ikinci cisim de birinciye eşit ve zıt yönde bir kuvvet uygular.

Sir Isaac Newton, matematik ve fiziğin birçok alanında çalıştı. 1666'da henüz 23 yaşındayken kütle çekim teorilerini geliştirdi. 1686'da, üç hareket yasasını “Principia Mathematica Philosophiae Naturalis”te sundu.

Newton, üç hareket yasasını geliştirerek bilimde devrim yarattı. Newton'un yasaları, Kepler Yasaları ile birlikte gezegenlerin neden daireler yerine eliptik yörüngelerde hareket ettiğini açıkladı.

Newton'un Birinci Yasası: Eylemsizlik

Duran bir cisim durmaya devam eder, hareket halindeki bir cisim ise dengesiz bir kuvvet tarafından etkilenmediği sürece sabit hızla ve düz bir çizgide hareketini sürdürür.

Newton'un birinci yasası, her nesnenin harici bir kuvvetin etkisiyle durumunu değiştirmeye zorlanmadığı sürece hareketsiz kalacağını veya düz bir çizgide düzgün hareket halinde kalacağını belirtir. Hareket halindeki değişikliklere direnme eğilimi eylemsizliktir. Tüm harici kuvvetler birbirini iptal ederse, nesne üzerinde etki eden net bir kuvvet yoktur. Nesne üzerinde etki eden net bir kuvvet yoksa, nesne sabit bir hızı koruyacaktır.

Aerodinamikle ilgili eylemsizlik örnekleri:

• Bir pilotun motorun gaz ayarını değiştirmesiyle oluşan uçak hareketi.
• Atmosferde aşağı doğru düşen bir topun hareketi.
• Atmosfere fırlatılan bir model roket.
• Rüzgar değiştiğinde uçurtmanın hareketi.

Newton'un İkinci Yasası: Kuvvet

Bir cismin ivmesi, cismin kütlesine ve uygulanan kuvvetin büyüklüğüne bağlıdır.

İkinci yasası, bir  kuvveti, zaman içindeki değişim başına momentumdaki  değişime (kütle çarpı hız) eşit olacak şekilde  tanımlar  . Momentum, bir cismin kütlesi  m  ile hızı  V çarpımı olarak tanımlanır .

X 0 konumu ve t 0  zamanı  ile tanımlanan "0" noktasında bir uçağımız olduğunu varsayalım  . 

Uçağın kütlesi  m 0'dır ve V 0  hızıyla hareket eder  . Yukarıda gösterilen uçağa uygulanan harici bir kuvvet F onu "1" noktasına hareket ettirir. Uçağın yeni konumu X 1 ve zamanı t 1'dir .

Uçağın kütlesi ve hızı uçuş sırasında  m 1  ve  V1değerlerine değişir . Newton'un ikinci yasası,  kuvvet F'nin ne kadar büyük olduğunu biliyorsak,  V 1  ve  m 1'in yeni değerlerini belirlememize yardımcı olabilir  . Sadece "1" noktasındaki koşullar ile "0" noktasındaki koşullar arasındaki farkı alalım.

𝐹=𝑚1⋅𝑉1–𝑚0⋅𝑉0𝑡1–𝑡0

Newton'un ikinci yasası momentumdaki (m V) değişikliklerden bahseder. Bu nedenle, bu noktada kütlenin ne kadar değiştiğini ve hızın ne kadar değiştiğini ayıramayız. Sadece ürünün (m V) ne kadar değiştiğini biliyoruz.

Kütlenin m'ye eşit sabit bir değerde kaldığını varsayalım . Bu varsayım bir uçak için oldukça iyidir çünkü kütledeki tek değişim "1" noktası ile "0" noktası arasında yakılan yakıtta olacaktır. Yakıtın ağırlığı muhtemelen uçağın geri kalanının ağırlığına göre küçüktür, özellikle de yalnızca zamandaki küçük değişikliklere bakarsak. Bir beyzbol topunun uçuşunu tartışıyor olsaydık, o zaman kütle kesinlikle sabit kalır. Ancak bir şişe roketin uçuşunu tartışıyor olsaydık, kütle sabit kalmaz ve yalnızca momentumdaki değişikliklere bakabiliriz. Sabit bir kütle  m için , Newton'un ikinci yasası şöyle görünür:

𝐹=𝑚 ⋅ (𝑉1–𝑉0)𝑡1–𝑡0

Hızdaki değişimin zamandaki değişime bölünmesi ivmenin tanımıdır  a . İkinci yasa daha sonra kütle ve ivmenin daha bilindik ürününe indirgenir:

𝐹= 𝑚 ⋅ 𝑎

Bu ilişkinin yalnızca sabit kütleye sahip nesneler için geçerli olduğunu unutmayın. Bu denklem bize, harici bir kuvvete maruz kalan bir nesnenin ivmeleneceğini ve ivme miktarının kuvvetin büyüklüğüyle orantılı olduğunu söyler. İvme miktarı ayrıca nesnenin kütlesiyle ters orantılıdır; eşit kuvvetler için, daha ağır bir nesne daha hafif bir nesneden daha az ivme yaşayacaktır. Momentum denklemini göz önünde bulundurarak, bir kuvvet hızda bir değişikliğe neden olur; ve aynı şekilde, hızdaki bir değişiklik bir kuvvet üretir. Denklem her iki yönde de çalışır.

Hız, kuvvet, ivme ve momentumun hem bir  büyüklüğü  hem de bunlarla ilişkili bir  yönü vardır  . Bilim insanları ve matematikçiler buna vektör niceliği derler. Burada gösterilen denklemler aslında vektör denklemleridir ve bileşen yönlerin her birine uygulanabilir. Sadece bir yöne baktık ve genel olarak bir nesne üç yönde de (yukarı-aşağı, sol-sağ, ileri-geri) hareket eder.

Aerodinamik içeren kuvvet örneği:

• Bir uçağın aerodinamik kuvvetler, uçak ağırlığı ve itme kuvvetinden kaynaklanan hareketi.

Newton'un Üçüncü Yasası: Etki ve Tepki

Bir cisim ikinci bir cisme kuvvet uyguladığında, ikinci cisim de birincisine eşit ve zıt yönde bir kuvvet uygular.

Üçüncü yasası, doğadaki her eylem (kuvvet) için eşit ve zıt bir tepki olduğunu belirtir . Eğer A nesnesi B nesnesine bir kuvvet uygularsa, B nesnesi de A nesnesine eşit ve zıt bir kuvvet uygular. Başka bir deyişle, kuvvetler etkileşimlerden kaynaklanır.

Aerodinamikle ilgili etki ve tepki örnekleri:

• Bir kanat profilinin kaldırma hareketi, havanın kanat profilinin etkisiyle aşağı doğru saptırılması ve buna tepki olarak kanadın yukarı doğru itilmesidir.
• Dönen bir topun hareketi, havanın bir tarafa doğru sapmasına, topun ise ters yönde hareket ederek tepki vermesine denir.
• Jet motorunun hareketi itme kuvveti üretir ve sıcak egzoz gazları motorun arkasından dışarı akar ve ters yönde bir itme kuvveti üretilir.

Newton'un Hareket Yasalarını Gözden Geçirin

1. Newton'un Birinci Hareket Yasası (Atalet)	Duran bir cisim durmaya devam eder, hareket halindeki bir cisim ise dengesiz bir kuvvet tarafından etkilenmediği sürece sabit hızla ve düz bir çizgide hareketini sürdürür.
2. Newton'un İkinci Hareket Yasası (Kuvvet)	Bir cismin ivmesi, cismin kütlesine ve uygulanan kuvvetin büyüklüğüne bağlıdır.
3. Newton'un Üçüncü Hareket Yasası (Etki ve Tepki)	Bir cisim başka bir cisme kuvvet uyguladığında, ikinci cisim de birinciye eşit ve zıt yönde bir kuvvet uygular.