Merkezkaç Kuvveti Neden Hayali Bir Kuvvet Olarak Bilinir?

Merkezkaç kuvveti hemen hepimizin adını duyduğu bir kuvvettir. Otomobili sağa doğru çevirdiğimizde, bedenimizin sola doğru savrulmasından sorumlu tutulan merkezkaç kuvveti acaba gerçekten bizim düşündüğümüz şey midir? Adını çok bilsek de aslında merkezkaç kuvveti gerçek bir kuvvet değildir. Bu kuvvet genellikle merkezcil kuvvetle karıştırılır, çünkü bu ikili birbirileri ile aynı madalyonun iki yüzünü oluşturacak biçimde ilgilidir. Merkezcil ve merkezkaç kuvveti arasındaki fark, ‘referans çerçeveleri’ ile, yani bir şeyi ölçtüğünüz farklı bakış açılarıyla ilgilidir.

Dışarıdan dönen bir sistemi gözlemliyorsanız, dönen cismi dairesel bir yola sınırlamak için hareket eden içe doğru bir merkezcil kuvvet görürsünüz. Bununla birlikte, dönen sistemin bir parçasıysanız, gerçekte hissettiğiniz şey sizi hareket etmekten alıkoyan içsel merkezcil kuvvet olsa da, sizi dairenin merkezinden uzaklaştıran görünür bir merkezkaç kuvvetidir.

Merkezkaç Kuvveti Nedir?

Dairesel hareket sistemlerinde yani dönen sistemler için başlangıçta duran bir cisim ( bir atlıkarınca ve üzerinde hareketsiz bir cisim düşünün) hareket başladığında dışa doğru kayma eğilimi gösterecektir. Yani cisim merkezden dışa doğru bir ivme kazanacaktır. Newton’a göre bu cisme ivmenin yönünde (dışa doğru) bir kuvvet etki ediyor olması gerekir. İşte gerçekte olmayan bu kuvvete merkezkaç kuvveti diyoruz. Ama bu durum sisteme içeriden bakıldığı zaman böyledir. Eğer sistemi dışarıdan incelersek durumun farklı olduğunu görürüz. 

Merkezcil Kuvvet Nedir?

Bir cismin bir daire boyunca sabit hızlı hareketi düzgün doğrusal harekettir. Bu hareket esnasında cisim merkeze doğru ivmelenir. Buna merkezcil ivme denir. Cisme bir merkezcil ivme kazandıracak şekilde dairenin merkezine doğru etkileyen ve böylece onu daire üzerinde harekette tutan kuvvete de merkezcil kuvvet denir. Her zaman hareket yönüne dik olan sabit büyüklükte bir merkezcil kuvvet, cismi bir daire içinde hareket ettirecektir.

Merkezkaç Kuvveti Neden Hayali Bir Kuvvet Olarak Bilinir?
Yukarıdaki görselde Fc, yani “Centripetal Force” merkezcil kuvveti göstermektedir. Görselde, m:kütle, V: çizgisel hız ve r ise yarıçaptır.

Kafanızın etrafında ucuna bir taş bağlanmış bir ip çevirdiğinizi düşünelim. Taşı bir daire içinde hareket ettirmek için etkiyen bir kuvvet vardır. Bu kuvvet, ipteki gerilimdir. Bu durumda, gerilim merkezcil kuvvet olacaktır. Ya da dairesel bir yolda hareket eden bir araba düşünün. Bu durumda da merkezcil bir kuvvet iş başındadır. Bu kuvvet, lastikler ile yol arasındaki sürtünme kuvvetidir. Bu örneklerin her ikisinde de merkezcil kuvveti kaldırırsanız (ip koparsa veya buz üzerinde aracınızı sürerseniz), cisim düz bir çizgide hareket edecektir.

Newton’un Hareket Yasaları Konuyu Özetleyebilir

Eylemsizlik olarak da bilinen Newton’un Birinci Yasası, bir cisim üzerine etkiyen dış kuvvetlerin bileşkesi (net kuvvet) sıfır olduğu zaman cismin hareket durumunun değişmeyeceğini söyler. Örneğin büyük bir cisim uzayda düz bir çizgide hareket ediyorsa, eylemsizlik yasası sonucunda, dışarıdan gelen bir kuvvet hızlanmasına, yavaşlamasına veya yön değiştirmesine neden olmadıkça düz bir çizgide gitmeye devam edecektir. Hızını değiştirmeden dairesel bir yol izleyebilmesi için, yoluna dik açıyla sürekli bir merkezcil kuvvet uygulanmalıdır.

Newton’un Üçüncü Yasası da, “her eylem için eşit ve zıt bir tepki olduğunu” belirtir. Hızlanan bir arabadayken, koltukta geriye doğru bir kuvvet uyguladığınızda, koltuk da size ileri bir kuvvet uygular. Dönen bir sistem durumunda, merkezcil kuvvet kütleyi kavisli bir yolu takip etmek için içeri doğru çekerken, kütle eylemsizliği nedeniyle dışarı doğru itiliyor gibi görünmektedir. Sonuç olarak, bu durumların her birinde, uygulanan yalnızca bir gerçek kuvvet vardır o da merkezcil kuvvettir, diğeri yani merkezkaç kuvveti ise yalnızca görünen sözde bir kuvvettir.

Göz atmanız için:

Kaynaklar:

Matematiksel

Sibel Çağlar

7 yıl Kadıköy Anadolu Lisesinin devamında lisans eğitimimi Marmara Üniversitesi İng. Matematik öğretmenliği üzerine tamamladım. Devamında 20 yıl çeşitli özel eğitim kurumlarında matematik öğretmenliği ve eğitim koordinatörlüğü yaptım. 2015 yılında matematiksel.org web sitesini kurdum. Amacım bilime ilgiyi arttırmak, bilimin özellikle matematiğin zihin açıcı yönünü açığa koymaktı. Yolumuz daha uzun ve zorlu ancak en azından deniyoruz.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu