Yatay Atışta Yatay Hız Neden Sabittir?
Soru: Yatay atışta yatay hız neden sabittir?
Kısa Cevap: Hava direnci ihmal edildiğinde cisme yatay doğrultuda net kuvvet etki etmez. Bu nedenle yatay ivme sıfırdır ve hızın yatay bileşeni değişmez.
Detaylı Cevap: Cisim atıldıktan sonra yalnızca yer çekimi etkisindeyse ivmesi düşey aşağı yönlüdür. Yer çekimi, hızın düşey bileşenini değiştirirken yatay bileşenini değiştirmez. Böylece cisim yatayda sabit hızlı, düşeyde ise sabit ivmeli hareket yapar. Bu açıklama, yer çekimi ivmesinin sabit kabul edildiği ideal atış modeli için geçerlidir.
Yatay Kuvvet Olmadan Cisim Nasıl İlerler?
Hareketin devam etmesi için sürekli ileri yönlü kuvvet gerekmez. Cisim atış sırasında kazandığı yatay hızını, bu hızı değiştirecek yatay net kuvvet bulunmadığında korur.
Newton’ın ikinci yasası yatay doğrultuda uygulanırsa:
Fnet,x = m · ax = 0
ax = 0 ve vx = v0
Burada v0, yatay atışın başlangıç süratidir. Atışı sağlayan elin veya düzeneğin cisme temasının kesilmesinden sonra bu ilk itme kuvveti etki etmeyi sürdürmez.
Düşey Hız Nasıl Değişir?
Yatay atışta ilk düşey hız sıfırdır. Aşağı yön pozitif seçilirse:
vy = g · t
y = ½ · g · t2
Buradaki y, atış noktasından aşağı doğru düşey yer değiştirmedir. Düşey hareket, ilk hızsız serbest düşme hareketiyle aynı denklemlerle açıklanır.
Yatay Hız Sabitse Cismin Sürati de Sabit midir?
Hayır. Sabit kalan yalnızca hızın yatay bileşenidir. Düşey hızın büyüklüğü arttığı için cismin toplam sürati de artar.
v = √(vx2 + vy2)
Cismin anlık hızı yörüngeye teğettir. Hareket ilerledikçe hızın yönü de değişir; cisim aşağı doğru kıvrılan parabol biçiminde bir yörünge izler.
Örnek Soru ve Çözümü
Soru: Bir cisim yeterli yükseklikten 15 m/s hızla yatay atılıyor. Hava direnci ihmal edilip g = 10 m/s2 alındığında 2 saniye sonraki yatay hızı, düşey hızı ve sürati nedir?
Kısa Cevap: Yatay hızı 15 m/s, düşey hızı aşağı yönlü 20 m/s, sürati 25 m/s olur.
Çözüm: Yatay ivme sıfır olduğundan vx = 15 m/s kalır. Düşey hız vy = gt = 10 × 2 = 20 m/s bulunur. Toplam sürat v = √(152 + 202) = √625 = 25 m/s olur.
Hava Direnci Varsa Yatay Hız Sabit Kalır mı?
Genellikle kalmaz. Hava direncinin yatay bileşeni cismin yatay hızını değiştirebilir. Dolayısıyla bu sonuç kullanılmadan önce hava direncinin ihmal edildiği kontrol edilmelidir. Direncin tasarımlardaki etkileri için hava ve su direncini azaltmaya yönelik araçlar incelenebilir.
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
Hayır. Yalnızca yatay ivme sıfırdır. Cismin ivmesi düşey aşağı yönlü g’dir.
Evet. Yatay hız sabit olduğundan yatay yer değiştirme x = v0t ile bulunur.
Aynı yükseklik, aynı g ve sıfır ilk düşey hız koşullarında uzamaz. Hava direnci ihmal edilirse yatay hızın artması yatay uzaklığı artırır; düşme süresini değiştirmez.
Diğer etkinliklerin ve alıştırmaların çözümlerine 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları sayfasından ulaşabilirsiniz.