Merkezkaç kuvveti hemen hepimizin adını duyduğu bir kuvvettir. Bunun nedeni günlük hayatta bir çok her yerde karşımıza çıkmasıdır. Arabada giderken bir viraja girdiğimizde aracımızı sağa çevirdiğimiz zaman bedenimizin sola yatmasından bu kuvvet sorumludur. Ya da en azından biz öyle olduğunu zannederiz. Çünkü fizikçilere göre merkezkaç kuvveti gerçek bir kuvvet değildir.
Merkezkaç kuvveti, ilişkili olmalarına rağmen merkezcil kuvvetle sıkça karıştırılır. Merkezkaç kuvvetiyle merkezcil kuvvet aslında aynı kuvvettir. Ancak farklı biçimlerde bu kuvvetleri deneyimleriz. Aslında bu iki kuvvet madalyonun farklı yüzlerini oluşturmaktadır. Merkezcil ve merkezkaç kuvveti arasındaki fark, ‘referans çerçeveleri’ ile, yani bir şeyi ölçtüğünüz farklı bakış açılarıyla ilgilidir. Kafanız mı karıştı? Okumaya devam edelim…
Merkezkaç Kuvveti Tam Olarak Nedir?
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 kuvveti olduğunu düşünürsünüz.
Dairesel hareket sistemlerinde 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.
Baştaki araba örneğimize geri dönelim. Bu sefer dairesel bir yolda hareket eden bir araba düşünün. Bu durumda da merkezcil bir kuvvet iş başındadır. Bu kuvvet, lastikler ile yol arasındaki sürtünme kuvvetidir. Eğer merkezcil kuvveti kaldırırsanız (örneğin buz üzerinde aracınızı sürerseniz), cisim düz bir çizgide hareket edecektir.
Newton’un Hareket Yasaları Konuyu Özetleyebilir
Gerçek olmayan merkezkaç kuvveti, Newton’un hareket yasalarıyla tanımlanır. 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.
Ancak Newton’un Üçüncü Yasası da, “her eylem için eşit ve zıt bir tepki olduğunu” belirtir. Bu nedenle yerçekimi yere bir kuvvet uygulamanıza neden olurken yer de ayaklarınıza eşit ve zıt bir kuvvet uyguluyormuş gibi görünür. Aynı biçimde hızlanan bir arabadayken, koltukta geriye doğru bir kuvvet uyguladığınızda, koltuk da size ileri doğru bir kuvvet uygular.
Dönen bir sistem durumunda ise, 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.
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- Centripetal Force, Centrifugal Force – what’s the deal?; Yayınlanma tarihi: 7 Şubat 2009; Bağlantı: https://www.wired.com/
- What Are Centrifugal & Centripetal Forces?; Yayınlanma tarihi: 10 Mayıs 2019; Bağlantı: https://www.livescience.com/
- Centripetal vs Centrifugal Force: What’s the Difference & Why it Matters; Bağlantı: https://sciencing.com/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
