Normal kuvvet hangi durumlarda ağırlıktan farklı olur?
Soru: Normal kuvvet her zaman ağırlığa eşit midir?
Kısa Cevap: Normal kuvvet her zaman ağırlığa eşit değildir. Değeri, temas yüzeyine dik doğrultudaki kuvvetler ve ivme dikkate alınarak hesaplanır.
Detaylı Cevap: Normal kuvvet yüzeyin cisme uyguladığı dik temas kuvvetidir. Ağırlıkla eşit çıkması belirli bir kuvvet dengesinin sonucudur. Eğik yüzey, aşağı bastırma, yukarı çekme veya düşey ivmelenme gibi koşullar değiştiğinde normal kuvvet de değişebilir.
Yatay zeminde normal kuvvet
Yatay zemindeki cismin düşey ivmesi yoksa ve düşeyde yalnızca ağırlık ile normal kuvvet bulunuyorsa N = mg olur.
Aynı cisme ayrıca aşağı doğru F kuvveti uygulanırsa N = mg + F bulunur. Yukarı doğru F kuvveti uygulanırsa, temasın sürdüğü ve düşey ivmenin olmadığı durumda N = mg − F yazılır.
Bu bağıntılar koşullarıyla birlikte kullanılmalıdır. Örneğin yukarı çekilen cisim yüzeyden ayrılırsa normal kuvvet negatif alınmaz; temas kesildiğinden sıfır olur.
Eğik düzlemde neden N = mg yazılmaz?
Normal kuvvet eğik yüzeye diktir; ağırlık ise düşey aşağı yönelir. Bu nedenle kuvvetler aynı doğrultuda değildir. Sabit eğik düzlemde, yüzeye dik başka kuvvet ve ivme bulunmuyorsa N = mg cosθ kullanılır. θ, düzlemin yatayla yaptığı açıdır.
Çözümlü örnek
Soru: 5 kg kütleli cisim, yatayla 37° açı yapan sabit eğik düzlem üzerindedir. Yüzeye dik başka kuvvet ve ivme yoktur. g = 10 m/s² ve cos37° = 0,8 için normal kuvvet kaçtır?
Kısa Cevap: Normal kuvvet 40 N olur.
Çözüm: Ağırlık mg = 5 × 10 = 50 N bulunur. Yüzeye dik doğrultuda N = mg cos37° = 50 × 0,8 = 40 N olur. Bu örnekte normal kuvvet ağırlıktan küçüktür.
Asansörde normal kuvvet değişir mi?
Asansörde duran kişinin düşey doğrultudaki kuvvetleri ağırlık ve zeminin normal kuvvetidir. Yukarı yönlü a ivmesinde N = m(g + a), aşağı yönlü a ivmesinde ise N = m(g − a) olur. Burada a, ivmenin büyüklüğüdür ve kişinin zeminle temasını koruduğu kabul edilir.
Asansörün yalnızca hareket yönünü bilmek yeterli değildir; ivmesinin yönü belirlenmelidir. İlgili hesaplamaları asansör ve kuvvet sorularının çözümlerinde inceleyebilirsiniz.
Normal kuvvet ile sürtünme arasındaki ilişki
Kinetik sürtünme hesabında kullanılan fk = μkN bağıntısındaki N, doğrudan ağırlık değil normal kuvvettir. Bu nedenle önce yüzeye dik kuvvet denklemi kurulmalıdır.
Konunun günlük yaşamdaki örnekleri için sürtünmeyi artırma ve azaltma uygulamalarına bakabilirsiniz.
Kitaptaki diğer çalışmalar için 11. Sınıf MEB Fizik Ders Kitabı Cevapları ana sayfasına ulaşabilirsiniz.