Serbest Düşme Hareketi Nedir?
Yalnızca yer çekimi kuvvetinin etkili olduğu harekete serbest düşme denir. Bu ideal modelde hava direnci dikkate alınmaz. Yeryüzüne yakın bölgelerde yer çekimi ivmesi yaklaşık sabit alınarak hesap yapılabilir.
Soru: Serbest düşme nedir, hangi koşullarda gerçekleşir?
Kısa Cevap: Bir cismin yalnızca yer çekimi etkisinde hareket etmesidir. Hava direnci ve başka kuvvetlerin etkisi yok sayılır. Cismin ilk hızının sıfır olması genel tanımın zorunlu koşulu değildir.
Detaylı Cevap: Serbest düşmede belirleyici olan, cismin hangi yönde ilerlediğinden çok üzerinde hangi kuvvetin etkili olduğudur. İlk hızsız bırakılan cisim bu harekete örnektir. Yukarı fırlatılan bir cisim de elden ayrıldıktan sonra hava direnci ihmal ediliyorsa aynı koşullarda bulunur. Her iki durumda da ivme yer çekimi yönündedir.
Serbest Düşmenin Temel Koşulları
Kuvvet koşulu: Cisme yalnızca yer çekimi etki eder veya diğer kuvvetlerin etkisi ihmal edilebilir.
Hesaplama yaklaşımı: Yeryüzüne yakın ve sınırlı yüksekliklerde g yaklaşık sabit kabul edilir.
Başlangıç koşulu: Cismin ilk hızı sorudan belirlenir. İlk hızsız bırakılma, serbest düşmenin özel bir durumudur.
İlk Hızsız Bırakılan Cisim Nasıl Hesaplanır?
Aşağı yönü pozitif seçip başlangıç hızını sıfır aldığımızda v = gt ve h = ½gt² bağıntıları kullanılır. Hız büyüklüğü ile düşülen yükseklik arasında v² = 2gh ilişkisi vardır.
Bu bağıntıların kullanılabilmesi için hava direncinin ihmal edilmesi ve g değerinin yaklaşık sabit olması gerekir.
Çözümlü Örnek
Soru: İlk hızsız bırakılan bir cisim 3 saniye boyunca düşüyor. Bu sürenin sonunda hız büyüklüğü ve düşülen yükseklik kaçtır? Hava direncini ihmal ediniz, g = 10 m/s² alınız.
Kısa Cevap: Hız büyüklüğü 30 m/s, düşülen yükseklik 45 metredir.
Çözüm: v = gt = 10 · 3 = 30 m/s bulunur. Yükseklik için h = ½gt² = ½ · 10 · 3² = 45 m hesaplanır.
Hız ve konumun zamanla değişimini serbest düşme veri setleri etkinliğinde inceleyebilirsiniz.
Yukarı Çıkan Cismin İvmesi de Aşağı mı Yönlüdür?
Evet. Hava direnci ihmal edildiğinde cisim yükselse de yer çekimi aşağı yönlüdür. Yukarı çıkışta sürati azalır; düşey atışın tepe noktasında anlık hızı sıfır olur ve ardından aşağı hareket eder.
Bu durum, hız ile ivmenin farklı büyüklükler olduğunu gösterir. Hareketi değiştiren kuvvetleri günlük bir olayda görmek için emniyet kemerinin yolcu üzerindeki etkisini okuyabilirsiniz.
Deftere Yazılabilecek Cevap
Serbest düşme, cismin yalnızca yer çekimi etkisi altında yaptığı harekettir. Hava direnci ihmal edilir. Yeryüzüne yakın bölgelerde ivmesi yaklaşık sabit ve aşağı yönlü kabul edilir.
Kitaptaki diğer soruların cevaplarını 11. Sınıf MEB Fizik Ders Kitabı Cevapları sayfasında bulabilirsiniz.