Newton yasalarının açıklamaları ile ilgili anlaşılır bir yazı hazırladık. Geç 17. yüzyılda İngiliz fizikçi ve matematikçi Isaac Newton üç basit yasayla, fakat bugün bile hala kullanılmakta olan devrimci bilimsel yasalarla mekanik biliminin temellerini attı.
Newton Yasalarının Hikayesi
Isaac Newton henüz öğrenciyken, kuvvet ve harekete dair akademik anlayış bir cismin sadece üzerine bir kuvvet etki ettiğinde hareket edeceğini ileri süren Antik Yunan filozof Aristoteles'in fikirlerine dayanıyordu. Örneğin Aristoteles'e göre serbestçe hareket eden fırlatılmış bir cisim, hava akımlarının itmesi sonucu yoluna devam eder. Ortaçağ düşünürleri, fırlatılan bir cisim üzerine etkiyen kuvvetin cisimde depolandığını ve yavaş yavaş tükendiğini öne süren "impetus" kuramıyla birlikte bu fikri detaylandırmıştı.
İtalyan matematikçi ve fizikçi Galileo Galilei, bir cismin üzerine etkiyen bir kuvvet olmaksızın –örneğin kütleçekimi ya da hava direnci– aynı hızda ve aynı doğrultuda hareket etmeye devam edebileceğini farkına varmasıyla bu fikirleri alt üst etti. Newton bu fikrini, ortaya koyduğu üç yasanın ilk yasası olarak, matematiksel formda Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687) isimli çalışmasında açıkladı. Newton'un yasası çoğu durumda bir nesnenin hareketini doğru bir şekilde öngörebiliyor ve tanımlayabiliyordu. Albert Einstein'ın görelilik teorisinin çok yüksek hızlarda ya da güçlü kütleçekim alanlarındaki etkilerden dolayı bu Newton yasaları kesin değildir.
Newton'un Hareket Yasaları Neden Önemlidir?
Newton'un hareket yasaları önemlidir çünkü fiziğin ana dallarından biri olan klasik mekaniğin temelini oluştururlar. Mekanik, nesnelerin üzerlerine kuvvetler etki ettiğinde nasıl hareket ettikleri ya da etmediklerinin incelenmesidir.
Newton'un Hareket Yasaları
BİRİNCİ YASA
Newton'un birinci yasası, bir cismin, üzerine kuvvet etki etmedikçe durgun kalacağını ya da düz bir çizgi üzerinde hareketine devam edeceğini belirtir. Çoğu nesne üzerine farklı yönlerden her an kuvvet etki etmektedir, fakat bu kuvvetler çoğu zaman dengelenir. Örneğin bir masa üzerinde duran bir kitabın kütleçekimi tarafından aşağı doğru çekilir; fakat masa, kitaba yukarı doğru aynı büyüklükte bir kuvvet uygular. Kuvvetler dengelendiği için, kitap hareketsiz kalır.
İKİNCİ YASA
Newton'un ikinci yasası, momentumu –bir cismin kütlesiyle hızının çarpımı– içerir. Yasa, momentumdaki değişimin uygulanan kuvvetle orantılı olduğunu belirtir. Bu nedenle iki katına çıkarılmış bir kuvvet bir nesneyi iki kat kadar ivmelendirir; fakat iki kat kütleye sahip bir cisme uygulanan aynı kuvvet cismi sadece yarısı kadar ivmelendirir. İkinci yasa sık sık basit bir denklemle özetlenir: a ivmeyi, F kuvveti ve m kütleyi göstermek üzere, a=F/m
ÜÇÜNCÜ YASA
Newton'un üçüncü yasası kuvvetin çiftler halinde ortaya çıktığını belirtir. Bir cisim bir diğerine kuvvet uyguladığında ikinci cisim birince cisme eşit ve zıt yönde bir kuvvet uygular. Eğer cisimlerden biri hareketsizse diğer cisim hareketine devam edecektir; eğer bir buz pistinde kayıyorsanız ve pist üzerinde bulunan duvara çarparsanız geri tepersiniz çünkü duvar sizin üzerinize bir kuvvet uygular. Eğer iki cisim de hareket ediyorsa o zaman daha az kütleye sahip cisim diğerinden daha çok ivmelenir; örneğin bir savaş topunun yüksek hızda mermi fırlattığında hafifçe geriye doğru tepmesi gibi.
SATURN V
1960 ve 1970 yılları boyunca NASA tarafından Apollo görevinde kullanılan Saturn V roketi 28 milyon Newton ağırlığa, motoru ise 34 milyon Newton kuvvete sahipti.
Voyager 1
Voyager 1 aracının güneş sisteminden ayrıldığı andaki hızı 50.000 km/s. Voyager hızını uzay boşluğunda korumaktadır çünkü üzerine etki eden bir hava direnci yoktur.
BİRİNCİ YASANIN AÇIKLAMASI
DURGUNKEN
Bir top, üzerine bir kuvvet etki etmedikçe hareketsiz kalır. Topun ağırlığı onu aşağı doğru çeker, fakat taban aynı büyüklükte yukarı doğru etkiyen bir kuvvet uygular ve net kuvvet sıfır olur.
HAREKETLİYKEN
Top bir kez hareket ettiğinde, hızını –ya da hız ve doğrultusunun özel bir kombinasyonunu– korur. Gerçekte top ve yüzey arasındaki sürtünme kuvveti topu yavaşlatır.
KUVVET ETKİ ETTİĞİNDE
Bir kuvvet, kramponla vurulması gibi, ivme olarak isimlendirilen bir değişime yol açarak topun hızını değiştirir. Top hızlanır, yavaşlar ya da süratini değiştirmeksizin doğrultusunu değiştirebilir.
İKİNCİ YASANIN AÇIKLAMASI
KÜÇÜK KÜTLE, KÜÇÜK KUVVET
Uygulanan kuvvet cismin ivmelenmesine yol açar. İvme –her saniyede hızdaki değişim– kuvvetin büyüklüğüne ve ayrıca cismin kütlesine bağlıdır.
KÜÇÜK KÜTLE, İKİ KATINA ÇIKARILAN KUVVET
a=F/m olduğu için iki kat artırılan kuvvet, kütlenin aynı olması şartıyla iki kat ivmelenmeye yol açacaktır.
İKİ KAT KÜTLE, İKİ KAT KUVVET
Kuvvet iki katına çıkarılırsa (ilk değerinden dört kat büyük) ve aynı zamanda kütle de iki katına çıkarılırsa daha önce elde edilenle aynı ivmelenme değeri elde edilir.
ÜÇÜNCÜ YASANIN AÇIKLAMASI
EŞİT ve ZIT
Bir kaykaydaki iki insan biri diğerinden uzaklaşacak şekilde birbirlerini iter. Fakat sadece bir insan itiyor olsa bile diğer insanın vücudu zıt yönde ve aynı büyüklükte tepki kuvveti üretir.
EŞİT KÜTLELER
Eğer iki insan aynı kütleye sahipse eşit oranda ivmelenirler; fakat şayet biri daha az kütleye sahipse daha hızlı uzaklaşır; çünkü aynı kuvvet daha büyük ivmelenme üretir.
