Newton'un Birinci Yasası (Eylemsizlik)

Newton'un birinci yasası, bir cisme etki eden net dış kuvvet sıfırsa hızının sabit kaldığını söyler. Yani bir cisim ya durgun kalır ya da sabit süratle düz bir çizgide hareket etmeyi sürdürür.

Bu ifade, ivmelenmeyen bir referans çerçevesi anlamına gelen eylemsiz referans çerçevesinde geçerlidir. Bu yasaya eylemsizlik yasası da denir; çünkü eylemsizlik, maddenin hızındaki değişimlere karşı koyma eğilimidir.

Newton'un Birinci Yasası Tek Cümlede

Bir eylemsiz referans çerçevesinde,

$$\sum \vec{F}_{\text{ext}} = 0 \Rightarrow \vec{v} = \text{constant}$$

Burada "sabit" sözcüğü önemlidir. Sabit bir hız sıfır olabilir; bu durumda cisim durgundur. Ya da herhangi bir düzgün doğrusal hareket olabilir.

Eylemsizlik Basitçe Ne Demektir?

İnsanlar bazen hareket eden cisimlerin "hareket etmeyi sürdürmek istediğini" söyler. Bu ifadeye yakın olsa da eksiktir. Daha doğru fikir şudur: Net bir dış kuvvet etki etmedikçe cisimlerin hızı değişmez.

Hız, süratin yanı sıra yönü de içerir. Bu yüzden sürat aynı kalsa bile yön değiştirmek hızın değişmesi demektir. Yön değişiyorsa net dış kuvvet sıfır değildir.

Çözümlü Örnek: Düzgün Buz Üzerinde Kayan Bir Disk

Bir hokey diskinin zaten doğuya doğru $3\ \mathrm{m/s}$ hızla kaydığını düşünün. Sopa temasını kaybettikten sonra, buzun sonraki birkaç saniye boyunca sürtünmenin ihmal edilebileceği kadar düzgün olduğunu varsayalım.

Bu durumda net dış kuvvet yaklaşık olarak sıfırdır; dolayısıyla Newton'un birinci yasası, diskin yaklaşık $3\ \mathrm{m/s}$ hızla doğuya doğru düz bir çizgide hareket etmeyi sürdüreceğini öngörür.

Disk yavaşlıyorsa bu, net dış kuvvetin aslında sıfır olmadığını gösterir. Gerçek buz üzerinde sürtünme ve hava direnci genellikle hızın biraz azalmasına neden olur; bu yüzden sabit hız öngörüsü ancak bu yaklaşım kadar doğrudur.

Burada kazanılması gereken temel alışkanlık şudur: Önce net dış kuvvetin sıfır olup olmadığını sorun. Sıfırsa sabit hız beklersiniz. Hızın büyüklüğü ya da yönü değişiyorsa net dış kuvvet sıfır olamaz.

Newton'un Birinci Yasasıyla İlgili Yaygın Hatalar

• Bir cismin sabit hızla hareket etmeyi sürdürmesi için kuvvet gerektiğini düşünmek. Hızı korumak için değil, hızı değiştirmek için net kuvvet gerekir.
• "Sıfır kuvvet" ile "sıfır hareket"i aynı şey sanmak. Net kuvvetin sıfır olması, düzgün hareket anlamına da gelebilir.
• Dönmenin hız değişimi olduğunu unutmak. Dairesel hareket Newton'un birinci yasasına örnek değildir; çünkü yön sürekli değişir.
• Eylemsizliği bir itme ya da çekme olarak adlandırmak. Eylemsizlik bir kuvvet değil, maddenin bir özelliğidir.

Newton'un Birinci Yasası Ne Zaman Kullanılır?

Newton'un birinci yasası, kuvvet analizinin başlangıç noktasıdır. Herhangi bir hesap yapmadan önce, hareketin net kuvvetin sıfır mı yoksa sıfırdan farklı mı olduğunu düşündürdüğünü sorarsınız.

Ayrıca emniyet kemerlerinin neden önemli olduğunu da açıklar. Bir araba aniden durduğunda, vücudunuz önceki hızını koruma eğilimindedir. Bu hareketi güvenli biçimde değiştiren dış kuvveti kemer sağlar.

Giriş düzeyi fizikte bu yasa, basit modelleri gerekçelendirmek için de kullanılır. Örneğin hava direnci ihmal edildiğinde, yatay net kuvvetin sıfır olduğu kabul edildiği için yatay atış hareketi çoğu zaman sabit hızlı hareket olarak ele alınır.

Benzer Bir Durumu Sen Dene

Günlük hayattan bir durum seçip kendi örneğinizi kurun: masanın üzerinde duran bir kitap, vurulduktan sonra kayan bir disk ya da araba fren yapınca öne savrulan bir yolcu. Tek bir soruyla başlayın: net dış kuvvet sıfır mı? Bu kontrol genellikle Newton'un birinci yasasının doğrudan uygulanıp uygulanamayacağını ya da sırada Newton'un ikinci yasasına mı ihtiyaç olduğunu gösterir.