Doğrusal Hareket (Sabit Hızlı Hareket)

Doğrusal hareket veya çizgisel hareket, bir doğru üzerinde eşit zaman aralıklarında eşit yollar alan, yani hızı sabit olan bir noktanın hareketi. Noktanın hızı (v), aldığı yolun (x), bu yolu almak için geçen zamana (t) oranıdır (v=x/t). Düzgün doğrusal hareket halindeki cisme etkiyen kuvvetlerin cebirsel toplamı ve bu hareketin ivmesi sıfırdır.

Cisme hareketiyle aynı yönde sabit bir ivme verilirse, yani hızı eşit zamanlarda eşit miktarda artarsa bu hareket düzgün hızlanan, tersi durumda düzgün yavaşlayan harekete dönüşür. Serbest düşme, düzgün hızlanan, aşağıdan yukarıya düşey atış da düzgün yavaşlayan doğrusal harekete örnektir.

Hareket grafikleri çiziminde nicel gözlem yapılır ve veriler toplanır. Veriler ile konum-zaman ve hız-zaman grafikleri çizilebilir.

Konum – Zaman grafiği

Hareketlinin zamana bağlı konum değişimini gösteren grafiktir ve y ekseninde konum bilgisi yer alırken x ekseninde zaman bilgisi bulunur.

Konum – zaman grafiğinin eğimi hızı verir.

Eğim=€€{Δx\over Δt} = {{\overrightarrow X_s – \overrightarrow X_i} \over {\overrightarrow t_s – \overrightarrow t_i}}€€ = v olur.

Hız – Zaman Grafiği

Yukarıda verilen konum zaman grafiğine göre hız zaman grafiği çizmek istersek eğimin yani hızın sabit olduğunu göreceğiz. Bu demektir ki hareketli düzgün doğrusal hareket yapmaktadır.

Hız zaman grafiğinin altında kalan alan yer değiştirmeyi verir.

V-t (hız-zaman) grafiği değiştirilince X-t (konum-zaman) ve a-t (ivme-zaman) grafiklerindeki değişimi gösteren simülasyon => https://ophysics.com/k4b.html

Ortalama Hız

Bir hareketlinin yer değiştirme miktarının geçen zamana oranına ortalama hız denir.

€€\overrightarrow V_{\text{ort}}€€ ile ifade edilir.
Vektörel bir büyüklüktür.
Birimi SI birim sisteminde m/s’dir.
€€ \overrightarrow V_{ort}={{Alınan Yol}\over{Geçen Zaman}}€€ bağıntısı ile hesaplanır. Yani €€ \overrightarrow V_{ort}= {∑Δx\over ∑Δt }€€ şeklinde olur.

Konum zaman grafiğinin eğimi ortalama hız değerini verir.

ÖRNEK

X-t grafiği yukarıdaki gibi olan aracın (0-2) s arasındaki hızı €€|V_1|€€, (2-8) s aralığındaki hızı €€|V_2|€€, (0-8) s arasındaki ortalama hızı €€|V_\text{ort}|€€ olduğuna göre verilen hız değerlerini hesaplayalım.

ÇÖZÜM

€€|V_1|= { 50-0\over 2-0 }€€ = 25 m/s
€€|V_2|={40-50 \over 8-2 } €€ = -1,6 m/s (- işaret yön değişiminden dolayıdır.)
€€|V_{ort}|={40-0 \over 8-0 }€€= 5 m/s

Sabit İvmeli Hareket

Hareketlinin birim zamandaki hız değişimine ivme denir.

€€ \overrightarrow a €€ ile gösterilir.
Vektörel bir büyüklüktür.
Birimi €€ m/s^2 €€’dir.
€€ \overrightarrow a={ΔV\over Δt }€€
Hızda bir değişim var ise ivme vardır. Hız değişmiyorsa ivme yoktur. İvme sabit ise hız düzgün değişiyordur.
İvme bir saniyede hıza eklenen ya da hızdan çıkarılan değeri gösterir. Bir cismin ivmesi +2 €€ m/s^2 €€ ise, cismin hızı her saniye 2 şer, 2 şer artıyordur ya da 2 şer, 2 şer azalıyordur.

Hareketlinin hızı eşit zaman aralığında eşit olarak değişiyor ise bu tür hareketlere sabit ivmeli hareket denir.

Daha iyi anlamak için aşağıdaki grafiği inceleyelim:

Cismin hızı sabit olarak arttığı görülür yani ivme sıfır değildir ve sabittir.
Cisim eşit zaman aralığında eşit olmayan yer değiştirme yapar yani ivme sıfır değildir.

Hız-zaman grafiği şekildeki gibi olan cismin ivme-zaman grafiği aşağıdaki gibi olur. İvme-zaman grafiğinin altında kalan alan ise hız değişimini verir.

Sabit ivmeli hareketi ile ilgili kafa karışıklığını gidermek için aşağıdaki koşullar çerçevesinde daha ayrıntılı inceleyelim:

€€|\overrightarrow V_{ilk}|< |\overrightarrow V_{son}| €€ koşulunda:

Hareket düzgün hızlanan doğrusal harekettir.

Cismi sayı doğrusu üzerinde düşündüğümüzde pozitif yönde ilerliyor ise ivme pozitif değer alır. Yani cisim pozitif yönde hız artışı göstermiş ise cismin hızına 1 sn içinde eklenen değer pozitif olmalıdır.

Cisim negatif yönde ilerliyor ise ve son hızın mutlak değeri ilk hızdan büyük ise ivme negatif değerlidir. Çünkü negatif yöndeki bir araç 1 saniye sonra negatif yönde daha hızlı ise ivmesi negatif yönde olur.

€€|\overrightarrow V_{ilk}|> |\overrightarrow V_{son}| €€ koşulunda:

Hareket düzgün yavaşlayan doğrusal harekettir.

Cisim pozitif yönde ilerliyor ise ivme negatif işaretli olur.

Cisim negatif yönde ilerliyor ise ivme pozitif işaretli olur.

Göreceli Hareket

Bir cismin hareketnin, başka bir hareketli yada sabit cisme göre ifade edilmesine göreceli hareket denir.

Bu konuyu kısaca özetlemek gerekirse şöyle anlatabiliriz. Doğrusal bir yolda bir aracın içinde 100 km/saat hız ile hareket halindeyken karşımızdan gelen aracın hızının da aynı olduğunu düşünelim. Başka bir araç ise aynı hız ile arkamızdan geliyor olsun. Bu durumda bize göre karşımızdan gelen aracın hızı 200 km/saat olurken, arkamızdan gelen aracın hızı 0 km/saat olur. Günlük hayatta gözlemlediğimizde bunu açıkca görebiliriz ve bu tür hareketleri tanımlarken referans noktanın hızının ters işaretlisi gözlenen cismin hızına eklenir ve göreceli hız hesaplanır.