YAYLARI TANIYALIM

YAYLARI TANIYALIM
1- Kuvvet
2- Kuvvet Birimleri
3- Esnek Cisim ve Esneklik
4- Yaylar ve Özellikleri
5- Yayların Oluşturduğu Kuvvetler
6- Kuvvetin (Veya Ağırlığın) Ölçülmesi (Dinamometre ve Özellikleri)
7- Ağırlık


 KUVVET VE HAREKET

A- YAYLARI TANIYALIM :

1- Kuvvet :
Duran bir cismi harekete geçiren, hareket halindeki cismi durduran, cismin doğrultusunu, yönünü, şeklini ve hızını değiştirebilen her türlü etkiye kuvvet denir. Kuvvet gözle görülemez, kuvvetin sadece etkileri gözlenip ölçülebilir. Kuvvet dinamometre ile ölçülür.
Kuvvet;
• Duran bir cismi harekete geçirebilir.
• Hareket halindeki cismi durdurabilir.
• Hareket halindeki cisimleri hızlandırabilir veya yavaşlatabilir yani hızını değiştirebilir.
• Cisimlerin doğrultusunu, yönünü ve şeklini değiştirebilir.
Kuvvetler, etkilerine göre farklı çeşitlerde olabilir. Kuvvetler genel olarak temas gerektiren kuvvetler (itme kuvveti, çekme kuvveti, kas kuvveti, rüzgâr kuvveti, kaldırma kuvveti, sürtünme kuvveti, buhar kuvveti) ve temas gerektirmeyen kuvvetler (magnetik alan kuvveti, yer çekimi kuvveti, elektriksel çekim kuvveti, elektriksel itme kuvveti) olarak iki grupta incelenir.
Kuvvet ile gösterilir ve vektörel büyüklüktür. Kuvvet gözle görülemez, kuvvetin sadece etkileri gözlenip ölçülebilir. Kuvvet, yönlü doğru parçaları ile (ok işareti ile) gösterilir. Kuvveti göstermek için kullanılan okun yönü, kuvvetin yönünü, büyüklüğü ise kuvvetin büyüklüğünü gösterir.
Kuvvetin gösterilebilmesi için 4 elemanının bilinmesi gerekir. Bunlar;
1- Kuvvetin uygulama noktası,
2- Kuvvetin doğrultusu,
3- Kuvvetin yönü,
4- Kuvvetin büyüklüğü (şiddeti) dür.

Kuvvetin Elemanları :
1- Uygulama Noktası : Kuvvetin cisme etki ettiği noktadır.
A Noktası
2- Yönü : Kuvvetin cismi hareket ettirdiği yöndür.
A’ dan B’ ye doğru.
3- Büyüklüğü (Şiddeti) : Kuvvetin cisme etki edebilme gücüdür.
doğru parçasının uzunluğu.
4- Doğrultusu : Kuvvetin etkisini gösterebildiği doğrultudur.
AB doğrultusu.

2- Kuvvet Birimleri :

                          SI                 CGS
Kuvvet → → Newton (N) → Dyn → Kilogram-Kuvvet (kg-f) → Gram-Kuvvet (gr-f)

• 1N = 1.105 dyn 1dyn = 1.10-5 N
• 1 kg-f = 1000 gr-f 1 gr-f = 1/1000 kg-f
• 1 kg-f = 9,8 N 1 kg-f ≈ 10 N 1 N = 1/9,8 kg-f
• 1 kg-f = 980000 dyn 1 kg-f ≈ 1.106 dyn 1dyn = 1/980000 kg-f
• 1 N = 98 gr-f 1 N ≈ 100 gr-f

• 1 Newton : 100 gramlık kütleye etki eden yer çekimi kuvvetinin büyüklüğü yani  ağırlığıdır.
• 1 kg-f : 1 kilogramlık kütleye etki eden yer çekimi kuvvetinin büyüklüğü  yani ağırlığıdır.
• 1 gr-f : 1 gramlık kütleye etki eden yer çekimi kuvvetinin büyüklüğü yani  ağırlığıdır.

1. Etkinlik : Neler Öğrenmiştik? (Çalışma Kitabı – 42)
Amaç : 4, 5 ve 6. sınıflarda öğrenilen konuların hatırlanmasının sağlanması.
Yapılacaklar : • Sorular cevapları etkinlikteki boşluklara yazılır.
• Öğrencilerin kitapları birbiriyle değiştirilir.
• Doğru cevaplar tahtaya yazılır ve cevaplar kontrol edilir.
• Doğru ve yanlış cevaplar ile ilgili bilgi ve fikirler kontrol edilir ve böylece ön bilgilerdeki eksiklikler giderilir.

2. Etkinlik : Nereden, Nereye, Nasıl Geldim? (Çalışma Kitabı – 42–11)
Amaç : Öğrencilerin ünitenin başındaki ve sonundaki durumlarını karşılaştırarak
kendilerini değerlendirmelerini sağlamak. Ayrıca ünite ile ilgili ön bilgilerini hatırlayarak bu ünitede ne öğrenmek istediklerini ve öğrenmek istediklerine nasıl ulaşacaklarını belirlemek.
Yapılacaklar : • Çalışma kitabının 11. sayfasındaki 2. etkinlikteki tablo kullanılır.
• Çizelgenin 1. bölümündeki sorular üniteye başlamadan cevaplandırılır.
• Ünitenin işlenişi sırasında neyi, ne kadar öğrendiklerinin farkına varmaları için 2. bölümdeki sorular cevaplandırılır.

1.Alternatif Etkinlik : Hangisi Daha Ağır? (Öğretmen Kitabı – 67)
Amaç : Verilen malzemelerle bir cimin ağırlığının ölçülüp ölçülemeyeceğine
karar verilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • İki sepet, bir tahta metre, yay ve ip kullanılarak taşların hangisinin
ağırlığının fazla olduğu bulunmaya çalışılır.
• Yayın ucuna bağlanan cismin yayı uzatması ve ağırlık arttığında yayın daha fazla uzayacağı bilgisinden yola çıkılarak taşların ağırlıkları ölçülebilir.
• Malzemeler kullanılarak eşit kollu terazi de yapılabilir fakat yaptırılmamalıdır.

3- Esnek Cisim ve Esneklik :
Bir cisme kuvvet uygulandığında cisim şekil değiştiriyorsa, kuvvetin etkisi ortadan kalkınca cisim tekrar eski haline geri dönebiliyorsa böyle cisimlere esnek cisim, bu olaya da esneklik denir.
Lastik, çelik şerit, yay, lastik top, çorap, tişört esnek cisimlerdir. Oyun hamuru, cam macunu, sıvılar esnek olmayan cisimlerdir.
Esnek cisimlerin esneklik özelliğini gösterebildiği sınıra esneklik sınırı denir. Esnek cisimlere esneklik sınırını aşacak şekilde kuvvet uygulanırsa esnek cisimlerin esneklik özelliği bozulur ve eski hallerine geri dönemezler.

4- Yaylar ve Özellikleri :
Yaylar esnek cisimlerdir. Yayların şeklinin değiştirilmesi yani gerilmesi veya sıkıştırılması için kuvvet uygulanması gerekir. Yayların şeklinin değiştirilmesi için uygulanan kuvvetler germe ve sıkıştırma kuvvetleridir. Yaylara uygulanan kuvvetler ortadan kalktığında yaylar eski haline yani denge durumuna geri dönerler.
Günlük hayatta kullanılan yayların esneklik özelliği farklıdır. Farklı kalınlıkta ve uzunluktaki yaylar farklı esneklik özelliğine sahiptir. (Amortisörlerdeki yaylar kalın ve sert, kalemdeki yay ince ve yumuşaktır).

F → Yaya uygulanan germe veya sıkıştırma kuvveti
k → Yayın yapıldığı maddeye bağlı olan yay sabiti
x → Yaydaki gerilme (uzama) veya sıkışma miktarı

• k yay sabiti ile yayın esnekliği ve hassaslığı doğru orantılıdır.
• Yaydaki gerilme (uzama) veya sıkışma miktarı, yaya uygulanan germe veya çekme kuvveti ile doğru orantılıdır.
 

Sembol  Birim (SI)  Birim (CGS) 
Kuvvet F Newton (N) Dyn
Yay Sabiti k N/m dyn/cm
Gerilme veya Sıkışma Miktarı x m cm




F = k . x


5- Yayların Oluşturduğu Kuvvetler :
Bir yaya germe veya sıkıştırma kuvveti uygulandığında etki – tepki prensibine göre yayda uygulanan kuvvete zıt yönde ve eşit büyüklükte itme ve çekme kuvveti uygular.
Yayları sıkıştırmak veya germek için uygulanan kuvvet arttırıldığında yayda oluşan itme veya çekme kuvveti ile yayların sıkışma veya gerilme miktarları da artar. Bu nedenle yayları sıkıştırmak veya germek için uygulanan kuvvet ile sıkışma veya gerilme miktarı doğru orantılıdır.
(Yayın sıkıştırılması veya gerilmesi için uygulanan kuvvetler ortadan kalktığında yayların eski hallerine dönme hızları artar).

a) Germe ve İtme Kuvveti :
Yayları germek için kuvvet uygulandığında etki – tepki prensibine göre gerilen yay esneklik özelliğinden dolayı eski haline geri dönebilmek için itme kuvveti uygular. Yayları germek için uygulanan kuvvet arttırıldığında yayda oluşan itme kuvveti de artar.

b) Sıkıştırma ve Çekme Kuvveti :
Yayları sıkıştırmak için kuvvet uygulandığında etki – tepki prensibine göre sıkışan yay esneklik özelliğinden dolayı eski haline geri dönebilmek için çekme kuvveti uygular. Yayları sıkıştırmak için uygulanan kuvvet arttırıldığında yayda oluşan çekme kuvveti de artar.

6- Kuvvetin ( veya Ağırlığın) Ölçülmesi (Dinamometre ve Özellikleri) :
Dünya’nın, üzerinde bulunan cisimlere uyguladığı kütle çekim kuvvetine yer çekimi kuvveti denir. Dünya’nın, üzerinde bulunan bir cisme uyguladığı yer çekimi kuvvetinin büyüklüğüne ağırlık denir. Ağırlık ile gösterilir. Ağırlıkta bir kuvvettir.
Kuvveti (ağırlığı) ölçmek için kullanılan araçlara dinamometre (yaylı el kantarı) denir. Dinamometreler cisimlerin esneklik özelliğinden faydalanılarak yapılmıştır.
Dinamometreler, kuvvetin esnek cisimler üzerindeki şekil değiştirme etkisi kullanılarak yapılmıştır. Dinamometredeki esnek cismin (yayın) uygulanan kuvvet sayesinde uzaması (şekil değiştirmesi) ile kuvvet ölçülebilir. Esnek cisim ne kadar fazla şekil değiştiriyorsa (yay ne kadar uzuyorsa) cisme uygulanan kuvvette o kadar büyük olur.
Dinamometrelerin ölçebileceği kuvvetlerin büyüklükleri farklı olabilir. Her dinamometre ancak belirli büyüklükteki kuvvetleri ölçebilir. Dinamometrenin ölçebileceğinden daha büyük kuvvet ölçülürse dinamometredeki yayın esnekliği kaybolur ve dinamometre bozulur.
Dinamometrelerde kullanılan yayın inceliği veya kalınlığı (yay sabiti), dinamometrenin ölçebileceği ağırlık miktarını değiştirir. Bu nedenle dinamometre hangi amaçla kullanılacaksa, o amaca uygun şekilde tasarlanır ve dinamometrede de o amaca uyun kalınlıkta ve sertlikte yay kullanılır.
• Kütlesi büyük olan cisimlerin ağırlıklarını ölçmek için yapılan dinamometrelerde kalın ve sert (yay sabiti büyük olan) yaylar kullanılır.
• Kütlesi küçük olan cisimlerin ağırlıklarını ölçmek için yapılan dinamometrelerde ince ve yumuşak (yay sabiti küçük olan) yaylar kullanılır. Bu dinamometreler daha hassas ölçüm yapabilir.
Dinamometreler cisimlerin ağırlığını ölçer. Fakat günlük hayatta kullanılan dinamometreler, kütle ölçmek için derecelendirilmişlerdir. (Dinamometre ağırlıkla birlikte yaklaşık olarak bir cismin kütlesini de ölçer).

7- Ağırlık :
Bir cisme etki eden yer çekimi kuvvetinin büyüklüğüne ağırlık denir. Ağırlık ile gösterilir ve vektörel büyüklüktür. Ağırlık daima yerin merkezine (aşağı) doğru gösterilir. Ağırlık ayırt edici özellik değildir.
Bir cismin ağırlığı cismin bulunduğu yere göre değişir. Cisim yerin merkezine yaklaştıkça (g arttığı içi) ağırlık artar, cisim yerin merkezinden uzaklaştıkça (g azaldığı için) ağırlık azalır. Dünya, kutuplardan basık olduğu için Dünya’nın kutuplardaki yarıçapı, ekvatordaki yarıçapından küçüktür. Bu nedenle bir cismin kutuplardaki ağırlığı, ekvatordaki ağırlığından daha büyük olur. (Yerin merkezine daha fazla yaklaşıldığı için). Bir cismin Dünya’daki ağırlığı, Ay’daki ağırlığının yaklaşık 6 katıdır.
Bir cismin ağırlığının değişmesini yer çekim ivmesi sağlar. Bir cisme etki eden yer çekimi kuvvetinin ölçüsüne yer çekim ivmesi denir. Yer çekim ivmesi ile gösterilir ve yer çekim ivmesi vektörel büyüklüktür. Yer çekim ivmesi yerin merkezine yaklaşıldıkça artar, yerin merkezinden uzaklaşıldıkça da azalır.
Ağırlık dinamometre veya yaylı el kantarı ile ölçülür.

Ağırlık = Kütle . Yer Çekim İvmesi

 

Sembol  Birim(SI)  Birim (CGS)
Kütle → m  kg gr
Yer Çekim İvmesi → g N/kg (m/sn2) dyn/gr (cm/sn2)
Ağırlık →G N dyn


G= m . g

• Yer çekim ivmesinin değeri; = 9,8 N/kg = 980 dyn/gr alınır.