Merkezkaç kuvveti ve Merkezcil kuvvet Hakkında Bilgi ve örnekler

Bir kütle, dairesel bir yörünge üstünde hareket ettiğinde, merkezkaç ve merkezcil kuvvetler ortaya çıkar. Bir ipin ucuna bağlanan taş, bir eksen çevresinde döndürülürse, Yörüngeye teğet doğrultuda fırlayıp kaçmaya çalışır. Taşı sürekli olarak yörünge dışına çıkmaya zorlayan bu kuvvete “Merkezkaç kuvveti” denir. Taşın merkezkaç kuvvet etkisinde kalıp uzaklaşmasını önleyen ve onu yörüngede tutan kuvvete ise “Merkezcil kuvvet” denir. Merkezkaç ve Merkezcil kuvvetlerin şiddetleri aynı, yönleri terstir ve her zaman ikisi birlikte bulunur.

1687′ de “Sir İsaac Newton” üç ünlü hareket yasası yayınlamıştır. Birinci yasada, bir kuvvet etki etmediği sürece her taneciğin, ya belli bir konumda kaldığı ya da düzgün bir hızla hareket ettiği belirtilmiştir. Hız, doğrultu belirtmeksizin, yolun zamana göre değişimi diye tanımlanır. Oysa yönlendirilmiş hız, belirli bir yöndeki hızdır. Taş, değişmez hızla döndüğünden, düzgün bir hareket yapmaktadır. Ama, hareketin doğrultusu her an değiştiğinden, yönlendirilmiş hızıda her an değişmektedir. Newton’ un, birinci hareket yasasına göre, taşın etkilendiği merkezcil kuvvet, hızın değişmesine neden olmaktadır. İvme, zamana göre hızın değişmesi diye tanımlandığından, taşın  ivmeli bir hareket yaptığı söylenebilir.Bu ivme, dairesel bir yörünge boyunca değildir; yörüngeye dik, yani dönme eksenine doğrudur. Değeriyse, yörünge hızının karesinin, yörüngenin yarıçapına bölümüne eşittir.

Newton’ un ikinci hareket yasasına göre; bir cisme etki eden kuvvet, o cismin kütlesi ile kuvvetin oluşturduğu ivmenin çarpımına eşittir. Burada ivmenin yönü, kuvvetin yönüyle aynıdır. Dolayısıyle, taşı etkileyen merkezcil kuvvet, taşın kütlesi ile merkeze doğru olanivmenin çarpımına eşittir.

Motosikletle Viraj Alma :

Bir motosikletin virajı dönerken devrilmeden kalmasını sağlayan merkezcil kuvvet, lastik tekerlekler ile yol arasındaki sürtünmeden doğar. Buzlu bir yolda sürtünme çok düşük olacağından, viraj kolaylıkla dönülmez. Merkezkaç kuvveti etkisiyle dışa doğru fırlamayı önlemek için, ürücünün içe doğru yatması gerekir. Viraj, içe eğimli biçimde yapılmışsa, yolun yüzeyine dik ve motosiklet ile sürücü ağırlığının toplamına eşit bir tepki kuvveti oluşur. Bu kuvvet, ağırlığı dengeleyen düşey bir bileşen ile merkezcil kuvveti oluşturan yatay bir bileşene ayrılabilir.

Başka Örnekler :

Merkezkaç kuvvetler, bazı aygıtlardaki dönme hızını denetlemede (regülatör) ve bazı debriyaj türlerinde kullanılır.

Merkezkaç kuvvetten, baı kimyasal bileşenlerin birbirinden ayrılmasındada yararlanılır. Uzayda, gezegenler ve uzay araçları, kütle çekim kuvvetleri etkisiyle elips yada daire biçimli yörüngelerde harekete zorlanırlar.

bilim ve teknoloji ansiklopedisi

Merkezcil Kuvvet

• m kütleli cismin O merkezli, r yarıçaplı çembersel yörüngede dönmesini sağlayan ve yarıçap doğrultusunda, yönü merkeze doğru olan kuvvete merkezcil kuvvet denir.

Merkezkaç Kuvveti

 

• Merkezkaç kuvveti yarıçap doğrultusunda olup, yönü dışarı doğrudur. Yani m kütleli cismi dışarı doğru savurmak isteyen kuvvete, eylemsizlik kuvvetine merkezkaç kuvveti denir.
• şekildeki ipe bağlanmış m kütlesi V çizgisel hızı ile yatay düzlemde dönerken dışarıdan bakan gözlemciye göre merkezkaç kuvveti anlaşılamaz. Merkezcil kuvvet ve merkezkaç kuvveti aynı anda düşünülemez. Aynı anda düşünülseydi, bu iki kuvvet eşit büyüklükte ve zıt yönlü olduklarından, cismin doğrusal olarak hareket etmesi gerekirdi.
• Dolayısıyla; şekildeki ipte oluşan gerilme merkezkaç kuvvetine eşittir.