Ağırlık / Kütle Merkezi Konu Anlatımı

Ağırlık merkezi, bir cismin moleküllerine etki eden yerçekimi / kütleçekimi kuvvetlerinin bileşkesinin uygulama noktasıdır. Yani cisme etki eden tüm kuvvetleri (yerçekimi vs.) öyle bir noktada toplayalım ki oluşan dev kuvvete rağmen cisim, eylemsizliğine devam etsin. İşte bu nokta ağırlık merkezi olarak adlandırılır.

Kütle ile ağılık aynı anlama gelmez. Dolayısıyla kütle merkezi ile ağırlık merkezi teoride tam olarak aynı değildir ancak pratikte aynı kapıya çıkar diyebiliriz. Kütle merkezi ile ağırlık merkezi arasındaki farkı anlatmadan önce kütle ile ağırlık arasındaki farka bakalım.

Ağırlık Nedir ?

Ağırlık bir cisme etki eden kütleçekimi (dünyadaki kütleçekimi, kuvveti yerçekimi) kuvvetidir. Ağırlık hesaplama, kütle çarpı x yerçekimi (kütleçekimi) ivmesi ile yapılır. Dolayısıyla ağırlık değişkendir, her yerde aynı değildir. Dünya’daki bir cismin ağırlığı başka bir gökcisminde farklılık gösterebilir. Hatta Dünya’nın kütleçekimi ivmesi, her noktasında aynı değildir. Bu da ağırlığımızın Dünya’da bile yer yer değiştiği anlamına geliyor. Ağırlığın birimi Newton (N)’dur.

Kütle Nedir ?

Kütle, cismin ivmelenmeye karşı direnç göstermesini sağlayan, nicel varlığıdır. Kütle sabit bir değerdir. Yani kütle her yerde aynıdır. Kütlenin birimi Uluslararası Birimler Sistemi’ne (SI) göre kilogramdır.

Bu bilgiler ışığında kütle merkezi; birbirlerine göre olan ağırlıkların toplamlarının sıfır olduğu noktadır.

Kütle Merkezi ?

Öncelikle bilmeliyiz ki cisim, her zaman eylemsizliğini korumaya çalışır.

Eylemsizlik nedir ?

Eylemsizlik, cismin hareket durumunu koruma eğilimidir. Yani cisim hareket halindeyse bu eylemini hızını kesmeden veya arttırmadan devam ettirmesi durumudur.  Cisim eylemsizliğini koruduğu sürece ivmesi 0 metre/saniye’dir.

Kütle, cismin sahip olduğu değişmez varlığıdır. Cisim, kütlesi sayesinde eylemsizliğini mümkün olduğunca korur. Artı, kütle bir nicel değerdir. Yani sayılabilir. Bu da bölünebilir demek oluyor.  Cismin rastgele belirlenmiş her bölümü birer kütledir ve bu kütleler de cismin diğer kütleleri karşısında eylemsizliğini koruma eğilimi gösterir. Çözümü de diğer kütleyi kendisine çekmekte bulur. Aynı şekilde diğer kütle de… Nihayetinde iki kütlenin çekim kuvvetlerinin birbirine göre, etkisiz kalacağı bir nokta doğacaktır. İşte bu nokta kütle merkezi olarak biliniyor. Burada toplam ağırlık 0’dır. Ayrıca bu olay Dünya gibi büyük kütleye sahip gökcisimlerinin neden yuvarlak olduğunu açıklıyor. (Daha fazlası için bakınız: Gezegenler neden yuvarlak ?)

Kütle Merkezi ile Ağırlık Merkezi Arasındaki Fark

Kütle merkezi ile ağırlık merkezi arasındaki en temel fark, bahsettiğimiz noktalardaki toplam ağırlıktır. Kütle merkezindeki toplam ağırlık 0 iken ağırlık merkezindeki toplam ağırlık 0 değildir. Ancak ağırlık merkezi ile kütle merkezi aynı noktadadır. Kütle merkezi ile ağırlık merkezinin teoride farklı olup pratikte aynı olmasının sebebi, ağırlığın göreceli bir büyüklük olmasıdır. Şöyle ki, bir cismin ağırlık kazana bilmesi için başka bir cisme ihtiyaç vardır. Ağırlık merkezini bulduğumuzda, cismin başka bir cisim tarafından ivmelenmeye zorlanmadığı bir ortamda o noktanın toplam ağırlığının 0 olduğunu bulmuş oluruz. Ancak cisim, o an için bir ağırlığa sahip ve bulduğumuz merkezde yani ağırlık merkezinde toplam ağırlık 0 değil.

Ağırlık Merkezi Bulma

Homojen yapılı ve simetrik cisimlerde ağırlık merkezi simetri eksenlerinin kesişme noktasındadır. Basit geometrik şekillerin veya basit geometrik şekillere bölünebilen cisimlerin ağırlık merkezleri çizim yolu ile kolaylıkla bulunabilir. Örneğin dörtgen cismin ağırlık merkezi köşegenlerinin kesiştiği noktadır.

agirlik-merkezi-bulma

Konuya örnek bir soruyla devam edelim isterseniz.

agirlik-merkezi-sorusu

Özdeş ve türdeş küplerin yapıştırılmasıyla oluşturulan cisimlerden hangileri şekildeki konumlarında dengede kalır ?

A) Yalnız I ; B) I ve II ; C) I ve III ; D) II ve III ; E) I, II ve III

Yukarıdaki sorunun cevabını bulmamız için öncelikle ağırlık merkezlerini bulmalıyız. Hangi sistemler ayakta kalır diye sormuş. Ağırlık merkezinin iz düşümü tabanında yani yere temas eden kısmına denk geliyorsa o sistemler ayakta kalır. Sorunun cevabı C’dir.

Ağırlık Merkezi Nerelerde Kullanılır ?

Bir konunun veya dersin iyi anlaşılabilmesi için dersin kazanımlarının neler olduğunu bilmek faydalıdır. Dersi iyi kavrayabilmek için gündelik hayatta ya da profesyonel hayatta nerelerde kullanıldığını bilmek elzem teşkil eder.

Ağırlık merkezi hesaplayarak şöyle bir düzenek hazırlayabiliriz:

cambaz-cetvel

Veya bir insan kulesi yapabiliriz

insan-kulesi

Profesyonel hayatta ise pratik zekamızı konuşturabiliriz

Ya da mimaride işe yarayabilir.

kup-evler

Yorum Yap

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Şu HTML etiketlerini ve özelliklerini kullanabilirsiniz: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>