net kuvvetbir cisme etki eden tüm kuvvetlerin vektör toplamıdır. (Bir kuvvetin itme veya çekme olduğunu hatırlayın.) Kuvvet için SI birimi Newton'dur (N), burada 1 N = 1 kgm/s2.
\bold{F_{net}} = \bold{F_1 + F_2 + F_3 + ...}
Newton'un birinci yasası, düzgün hareket eden bir nesnenin - yani durağan veya sabit hızla hareket ettiği anlamına gelir - sıfır olmayan bir net kuvvet tarafından etkilenmedikçe bunu yapmaya devam edeceğini belirtir. Newton'un ikinci yasası bize bu net kuvvetin bir sonucu olarak hareketin nasıl değişeceğini açıkça söyler:
\bold{F_{net}} = m\bold{a}
İvme - zamanla hızdaki değişim - net kuvvetle doğru orantılıdır. Ayrıca hem ivmenin hem de net kuvvetin aynı yönü gösteren vektör miktarları olduğuna dikkat edin.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Net kuvvetin sıfır olması, cismin durdurulduğu anlamına GELMEZ! Sıfır net kuvvet aynı zamanda bir cisme etki eden hiçbir kuvvet olmadığı anlamına da DEĞİLDİR, çünkü birden fazla kuvvetin birbirini yok edecek şekilde hareket etmesi mümkündür.
Serbest Gövde Diyagramları
Herhangi bir nesne üzerinde net kuvvet bulmanın ilk adımı, birserbest cisim diyagramı(FBD) o nesneye etki eden tüm kuvvetleri gösterir. Bu, her bir kuvvet vektörünün nesnenin merkezinden çıkan ve kuvvetin etki ettiği yönü gösteren bir ok olarak gösterilmesiyle yapılır.
Örneğin, bir masanın üzerinde bir kitap olduğunu varsayalım. Üzerine etki eden kuvvetler, kitap üzerindeki yerçekimi kuvveti, aşağı doğru hareket eder ve masanın kitap üzerindeki normal kuvveti, yukarı doğru hareket eder. Bu senaryonun serbest cisim diyagramı, kitabın ortasından çıkan, biri yukarıyı diğeri aşağıyı gösteren eşit uzunlukta iki oktan oluşacaktır.
Aynı kitabın 5 N'luk bir kuvvetle sağa itildiğini ve harekete 3 N'lik bir sürtünme kuvvetinin karşı çıktığını varsayalım. Şimdi serbest cisim diyagramı, sağda 5 N ok ve solda 3 N ok içerecektir.
Son olarak, aynı kitabın bir eğimde aşağı kaydığını varsayalım. Bu senaryoda, üç kuvvet, kitap üzerindeki, dümdüz aşağıyı gösteren yerçekimi kuvvetidir; yüzeye dik işaret eden kitap üzerindeki normal kuvvet; ve hareket yönünün tersini gösteren sürtünme kuvveti.
Net Kuvvetin Hesaplanması
Serbest cisim diyagramını çizdikten sonra, cisme etki eden net kuvveti bulmak için vektör toplamayı kullanabilirsiniz. Bu fikri keşfederken üç durumu ele alacağız:
Durum 1: Tüm kuvvetler aynı doğru üzerindedir.
Tüm kuvvetler aynı doğru üzerinde bulunuyorsa (örneğin yalnızca sol ve sağı veya yalnızca yukarı ve aşağıyı işaret ediyorsa), net kuvvetin belirlenmesi şu şekildedir: pozitif yöndeki kuvvetlerin büyüklüklerini toplamak ve negatif yöndeki kuvvetlerin büyüklüklerini çıkarmak kadar basit. yön. (Masanın üzerinde duran kitapta olduğu gibi, iki kuvvet eşit ve zıt ise, net kuvvet = 0)
Misal:5 N'luk bir hava direnci kuvvetine maruz kalan, yerçekimi nedeniyle düşen 1 kg'lık bir top düşünün. 1 kg × 9,8 m/sn yerçekiminden dolayı üzerinde aşağı doğru bir kuvvet vardır.2 = 9,8 N ve yukarı doğru 5 N'luk bir kuvvet. Yukarının pozitif olduğu kuralını kullanırsak, net kuvvet 5 N - 9.8 N = -4.8 N'dir, bu da aşağı yönde 4.8 N'luk bir net kuvveti gösterir.
Durum 2: Tüm kuvvetler dik eksenler üzerindedir ve bir eksen boyunca 0'a eklenir.
Bu durumda bir yönde 0'a eklenen kuvvetler nedeniyle net kuvveti belirlerken sadece dik yöne odaklanmamız gerekir. (Birinci yöndeki kuvvetlerin 0'a eklediği bilgisi bazen bize normal kuvvet cinsinden sürtünme kuvvetlerini belirlerken olduğu gibi dikey yöndeki kuvvetler büyüklük.)
Misal:0.25 kg'lık bir oyuncak araba sağa doğru 3 N'luk bir kuvvetle zemin boyunca itiliyor. Bu harekete karşı 2 N'lik bir sürtünme kuvveti etki eder. 0,25 kg × 9,8 m/s'lik bir kuvvetle yerçekiminin de bu arabaya aşağı doğru etki ettiğini unutmayın.2= 2,45 N ve normal bir kuvvet, yine 2,45 N ile yukarı doğru etki eder.(Bunu nereden biliyoruz? Kabin zemin boyunca itildiğinde düşey yönde harekette bir değişiklik olmadığından, düşey yöndeki net kuvvet 0 olmalıdır.)Bu, tek boyutlu durumda her şeyi basitleştirir, çünkü birbirini götürmeyen tek kuvvetler tek bir yöndedir. Arabadaki net kuvvet o zaman sağa doğru 3 N - 2 N = 1 N'dir.
Durum 3: Tüm kuvvetler bir çizgiyle sınırlı değildir ve dik eksenler üzerinde uzanmaz.
İvmenin hangi yönde olacağını biliyorsak, o yönün pozitif x ekseni veya pozitif y ekseni üzerinde olduğu bir koordinat sistemi seçeceğiz. Oradan, her bir kuvvet vektörünü x ve y bileşenlerine ayırıyoruz. Bir yöndeki hareket sabit olduğundan, o yöndeki kuvvetlerin toplamı 0 olmalıdır. O zaman diğer yöndeki kuvvetler net kuvvete tek katkıda bulunur ve bu durum Durum 2'ye indirgenmiştir.
İvmenin hangi yönde olacağını bilmiyorsak, herhangi bir Kartezyen koordinatı seçebiliriz. bir veya daha fazla kuvvetin bir düzlem üzerinde bulunduğu bir sistem seçmek genellikle en uygunudur. eksen. Her bir kuvvet vektörünü x ve y bileşenlerine ayırın. içindeki net kuvveti belirleyiniz.xyönü ve net kuvvetyyön ayrı. Sonuç net kuvvetin x ve y koordinatlarını verir.
Misal:0,25 kg'lık bir araba, yerçekimi nedeniyle 30 derecelik bir eğimde sürtünmesiz yuvarlanır.
Gösterildiği gibi rampa ile hizalanmış bir koordinat sistemi kullanacağız. Serbest cisim diyagramı, aşağı doğru hareket eden yerçekimi ve yüzeye dik hareket eden normal kuvvetten oluşur.
Yerçekimi kuvvetini x ve y bileşenlerine ayırmalıyız, bu da şunları verir:
F_{gx} = F_g\sin(\theta)\\ F_{gy} = F_g\cos(\theta)
Hareket halinde olduğundanyyön sabittir, biliyoruz ki net kuvvetyyön 0 olmalıdır:
F_N - F_{gy} = 0
(Not: Bu denklem, normal kuvvetin büyüklüğünü belirlememizi sağlar.)
x yönündeki tek kuvvetFgx, dolayısıyla:
F_{net} = F_{gx} = F_g\sin(\theta) = mg\sin(\theta) = 0.25\times9.8\times\sin (30) = 1.23 \text{ N}
Net Kuvvetten İvme Nasıl Bulunur?
Net kuvvet vektörünüzü belirledikten sonra, bir cismin ivmesini bulmak Newton'un ikinci yasasının basit bir uygulamasıdır.
\bold{F_{net}} = m\bold{a}\implies\bold{a} = \frac{\bold{F_{net}}}{m}
0.25 kg'lık bir arabanın rampadan aşağı yuvarlandığı önceki örnekte, rampa aşağısındaki net kuvvet 1,23 N idi, dolayısıyla ivme şöyle olurdu:
\bold{a} = \frac{\bold{F_{net}}}{m} = \frac{1.23}{0.25} = 4.92\text{ m/s}^2\text{ rampadan aşağı}