Mekanik Nedir?

15.04.2018 - 18:25

Mekanik fiziğin alt dallarından en eskisi ve ilk akla gelenidir. Fizik biliminin ortaya çıktığı dönemlerde elektriği ve ısıyı inceleyecek yeterince teknoloji yoktu. Ancak doğadaki kuvvetler ve hareket olguları, evrenin davranışı, bir şeyin kırılması, meyvenin elmadan düşmesi gibi en başta tanık olunan olayların tamamı mekaniğin konularıydı. Fizik dersi açısından mekanik nedir sorusuna birlikte yanıt arayıp, mekanik problemleri ve örnekleri üzerinden konuyu öğrenmeye çalışalım.

Denge ve hareket gibi kuvvet etkisindeki olayları inceleyen fizik dalına mekanik denir.

Mekanik Türkçe'ye kelime anlamı olarak "hareket bilimi" şeklinde çevrilmektedir. Ancak mekanik hareketin olmadığı denge durumlarını da inceler. Çünkü her kuvvet harekete neden olmaz. Hareketin oluşması için net kuvvet gereklidir.

Arşimet tarafından ortaya konan kaldırma kuvveti mekaniğin en eski kanunlarından biridir. Bu da bize mekanik çalışmalarının milattan öncesinden bu yana birikimli olarak ilerlediğini göstermektedir.

Mekanik Örnekleri

Mekanik bugün mühendisliğin önemli bir alt dalıdır. Örneklerle mekaniğin neleri incelediğine bakalım. Mekanik temelde üç alt alana ayrılır:

  1. Rijit cisim mekaniği
  2. Şekil değiştiren cisimler mekaniği
  3. Akışkanlar mekaniği

Bu üç alan maddenin halleri olan katı, sıvı ve gazların kuvvet etkisindeki denge ve hareket özelliklerini inceler.

Lise fiziği düzeyinde gördüğümüz mekanik problemleri genellikle rijit cisim mekaniği üzerindedir. Rijit cisim mekaniği iyi ayrılır:

  1. Statik
  2. Dinamik

Statik denge durumunu inceler. Yani hareketin olmadığı yerde kuvvetlerin dengesini ele alır. Dinamik ise kuvvet etkisindeki cisimlerin hareketini ele alır.

mekanik nedir

Tenis topunu elimizle sıktığımızda boyutunun değişmesi, şekil değiştiren cisimler mekaniğinin konusudur. Ancak fırlattığımız zaman ortaya çıkan hız, ivme gibi daha genel özellikler rijit cisim mekaniğinin ve dinamiğin konusudur.

Sıvı ve gaz gibi akışkanların durağan haldeki veya hareket halindeki davranışları ve akışkanların diğer akışkanlar ve katılar ile oluşturdukları etkileşimleri ile ilgilenen alana da akışkanlar mekaniği denir. Aslında bu alanı da akışkan statiği veya akışkan dinamiği diye ikiye ayırabiliriz.

Mekanikte durağan durumları statik, hareket halindeki durumları ise dinamik ile inceleriz.

Sabit duran bir cismin aşağı doğru bir ağırlık vektörü vardır. Ağırlık kuvvetine zemin tarafından ve zıt yönde bir tepki kuvveti uygulanmaktadır. Böylelikle cisim sabit durmaktadır. Bu örnekte statik kanunları geçerlidir. Ancak cismi iterek hareket ettirdiğiniz zaman cismin denge durumu bozulur ve net kuvvet ortaya çıkar. Bu da harekete neden olur.

Klasik Mekanik Nedir?

Sadece birkaç denklem kullanarak, bilim adamları havada uçan bir topun hareketini veya bir mıknatısın çekilmesini ya da ayın tutulumlarını açıklayabilirler. Günlük nesnelerin hareketinin matematiksel çalışması ve onları etkileyen güçlere klasik mekanik denir. Klasik mekaniğe genellikle Newton mekaniği denir. Çünkü neredeyse tüm çalışma Isaac Newton'un ortaya koyduğu yasalara dayanır.

Klasik mekaniğin merkezinde yer alan bazı matematiksel yasalar ve ilkeler aşağıdakileri içerir:

Newton'un birinci hareket yasası: Duran bir cisim durmaya devam edecek ve hareket halindeki bir cisim de dışarıdan kuvvet uygulanmadığı sürece hareket halinde kalacaktır. Cisimlerin oldukları durumu koruma eğilimine eylemsizlik denir.

Newton'un ikinci hareket yasası: Bir nesneye etki eden net kuvvet, bu nesnenin kütlesinin ivmesi ile çarpımına eşittir. Yani Fnet = m.a olur.

Newton'un üçüncü hareket yasası: Cisimlere uygulanan her kuvvet ona zıt yönlü ve eşit büyüklükte bir tepki kuvveti üretir. Buna etki tepki yasası denir.

Newton'un yerçekimi kanunu: Nesneler birbirini çeker. Bu çekim kuvveti, nesnelerin kütleleriyle orantılı ve kütle merkezleri arasındaki mesafenin karesiyle ters orantılı olacaktır.

Enerjinin korunumu kanunu: Enerji yaratılamaz, yok edilemez. Sadece bir formdan diğerine dönüştürülür: Örneğin, sürtünmeli yüzeyde hareket eden cisimlerde mekanik enerji ısı enerjisine dönüşmektedir.

Momentumun korunumu kanunu: Sürtünme gibi dış kuvvetlerin yokluğunda, nesneler çarpıştığında, çarpışmadan önceki toplam momentum çarpışmadan sonraki toplam momentum ile aynıdır.

Bernoulli prensibi: Sürekli akış halinde olan sıvılarda, bir sıvının hidrostatik basıncı, hızı ve derinliğini dengeler. Bu prensip akışkanlar mekaniği için kullanılır.

Kuvvetin olduğu yerlerde klasik mekanik kanunları devreye girer. Günlük kullanım için pratik sonuçlar verse de Newton yasaları Einstein ile büyük değişime uğramıştır. Bugün örnek olarak söylersek kütle çekim prensibinin daha farklı işlediği ortaya çıkmıştır. Ancak Newton yaklaşık 400 yıl boyunca fiziğin ve mekaniğin ana insanı olmuştur.


Etiketler:
  • fizik    
  • Yorumlar
    Yorum Yap