Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Serbest cisim diyagramı veya kuvvet diyagramı, genellikle mühendis ve fizikçilerin bir cisim üzerindeki kuvvet ve momentleri analiz edebilmelerine sağlayan veren kaba çizimden meydana gelen görsel bir araçtır.
Cisim birçok parçadan meydana gelebileceği gibi, örneğin bir otomobil; kısa bir ışın parçası gibi yalnızca tek bir bileşenden de oluşabilir. Kısacası her şey tek bir cisim gibi kabul edilebilir. Serbest cisim diyagramları karmaşık problemlerdeki kuvvetleri analiz edebilmek için oldukça önemli olabilir. Serbest cisim diyagramındaki "serbest cisim" tam olarak serbest değildir, kuvvetler ve neden oldukları momentler oklarla gösterilmiştir.
Diyagram çiziminin amacı
Serbest cisim diyagramının çizilmesi, cismin üzerindeki kuvvetlerin, cisme uygulanan momentlerin ve hareket denkleminin belirlenmesine yardım ederek, problemin statik ve dinamik olarak analiz edilmesini sağlar. Yapıların analizinde, yapının bir bileşeninde serbest cisim diyagramı çizimi kayma kuvvetlerinin ve bükücü momentlerin belirlenmesini sağlar. Eğitim sırasında serbest cisim diyagramı (SCD) çizme tekniğini öğrenmek, pek çok ana fizik konusunun (Newton'un hareket yasaları, makaralar, sürtünme kuvveti, rampadaki cisimler, dairesel hareket vb.) temelini kavramada oldukça büyük bir öneme sahiptir. Fizik problemlerinde serbest cisim diyagramı çizmek, karmaşık problemleri anlaşılır parçalara böler ve soru çözümünü kolaylaştırır.
Diyagramın çizimi
Çizilen diyagramın ölçeklendirilmesine gerek yoktur. Aksine; SCD, problem çözülürken üzerinde değişiklikler yapılmaya müsait, problemi ortaya koyan kaba bir çizimdir. Zor veya hızlı algoritma içermez. Diyagramın resmedilişi –yalnızca çizimi değil yorumlanışı da– büyük ölçüde cismin nasıl biçimlendirilmiş olduğuna bağlıdır.
Serbest cisim diyagramının çizimi
- Objenin basitleştirilmiş bir şekli çizilir. (Kare veya daire olmasına gerek yok herhangi bir şekil olabilir.)
- Kuvvet vektörleri oklarla belirtilir. (Okların uzunlukları kuvvetlerin büyüklükleri ile orantılı olabilir.)
- Oklar cismin merkezinden dışarı doğru çizilir.
- Kuvvetler ve momentler tanımlanır.
Cismin modellenmesi
Bir cisim üç şekilde modellenebilir:
(1) Parçacık: Bu model herhangi bir döndürme etkeni olmadığında veya cisim genişletildiğinde dahi herhangi bir etki olmadığında kullanılır. Cisim küçük bir damla şeklinde gösterilir ve diyagram eş zamanlı kuvvet oklarına indirgenmiş olur. Parçacık üzerindeki kuvvete bağlı vektör adı verilir.
(2) Katı cisim: Gerginlik ve basınç kuvvetleri olmadığında, döndürme etkeni incelendiğinde kullanılır. Kuvvet okları kuvvet doğrusu boyunca yer almalıdır. Katı cisim üzerindeki kuvvete kaydırma vektörü adı verilir.
(3) Katı olmayan cisim: Kuvvetlerin uygulandığı uygulama noktası oldukça önemlidir ve diyagram üzerinde mutlaka gösterilmelidir. Katı olmayan cisim üzerindeki kuvvete bağlı vektör adı verilir. Bazı mühendisler uygulama noktasını gösterirken okun kuyruk kısmını kullanırken bazıları uç kısmını kullanırlar.
Serbest düşen cisim
Konuyla ilgili bir örnek olarak düzenli bir çekimsel alandaki cismin serbest düşüşü ele alınabilir;
(1) Parçacık: Damla şeklindeki cisimden aşağı doğru çizilmiş tek bir dikey ok yeterli olur.
(2) Katı cisim: Çekim kuvveti cisimdeki her bir parçacığa etki etse de, cismin ağırlığını (W) gösteren tek bir ok yeterlidir. Ok yerçekiminin merkezine doğru, doğrusal olarak uzanmalıdır. Tam olarak doğrusal uzanan çizim göz kararı yapılabilir. Genelde ok tam olarak cismin merkezinden uzatılır ama bu konuda kesin bir kural yoktur.
(3) Katı olmayan cisim: Katı olmayan cisim analizinde yerçekimi kuvvetini tek bir noktada göstermek pozitif hataya neden olur.
Dahil olanlar
SCD ilgilenilen cismi ve üzerine etkiyen kuvvetleri gösterir.
- Cisim: Objenin türüne göre (parçaçık veya cisim, katı veya katı olmayan) ve cevap aranan soruya göre şematik olarak çizilir. Eğer cismin rotasyonu ve cisme etkiyen tork göz önüne alınacaksa, cismin şekli ve boyutları belirtilmelidir. Örneğin, bir motosikletin dalış freni tek bir noktadan bulunamaz, cismi boyutlandırarak çizmek gerekir.
- Dış kuvvetler: Tanımlanmış oklarla gösterilir. Bütünüyle çözülmüş bir problemde kuvvet oku; hareketin yönü ve doğrusunu, büyüklüğünü ve uygulama noktasını açık olarak gösterebilmelidir.
Genellikle, çizimin amacı bahsedilen unsurları bulmak olduğu için SCD tüm bunlar bilinmeden önce taslak halinde çizilir. İlk aşamada çizilen kuvvet okunun uzunluğu kuvvetin büyüklüğünü göstermiyor olabilir, doğrusu hareketin doğrusuyla tıpatıp aynı olmayabilir ve yönü de ters çıkmış olabilir. Ayrıca çizerken, özellikle katı cisim analizinde birbirini sıfırlayan kuvvet çiftleri gibi bazı kuvvetler ihmal edilebilir.
Cisim üzerindeki kuvvetler; sürtünme, yerçekimi, normal kuvveti, ve eğer varsa itme ya da çekme uygulayan insan kuvvetini içerir. Gereken durumlarda merkezkaç kuvveti de yer alabilir.
Koordinat sistemi vektörleri tanımlamada ve hareket denklemini yazma gibi bazı durumlarda kolaylık sağladığından gerekli olabilir.
Örneğin, eğimli rampa sorularında x-ekseni aşağı eğim yönünde seçilebilir. Bu durumda sürtünme kuvveti yalnızca x bileşeninden, normal kuvveti de yalnızca y-bileşeninden oluşacaktır. Yerçekimi kuvveti iki bileşene sahip olur; x- yönünde mgsin(θ), y- yönünde mgcos(θ). (θ) açısı yatay doğrultu ile rampa doğrultusu arasındaki açıdır.
Dahil olmayanlar
Çözüme ulaşırken destekleyici çizimler yapılmasını yasaklayan bir kural yoktur ancak bir serbest cisim diyagramı şunları göstermemelidir:
- Serbest cisim dışındaki herhangi bir cisim.
- Serbest cisim tarafından uygulanan kuvvetler.
- Serbest cismin bir parçasının başka parçasına uyguladığı iç kuvvetler. Örneğin bir demet haline getirilmiş kuru otların, demeti bağlayan ipe uyguladığı kuvvet analiz edilirken demeti oluşturan otların birbirine uyguladığı kuvvet hesaplanmaz.
Herhangi bir hız veya ivme dâhil edilmez. Bu nicelikler serbest cisim diyagramı yerine, kinetik diyagram veya atalet diyagramında gösterilebilir.
Çizimde olmaması gereken "serbest cisim tarafından uygulanan kuvvetler" Newton'un üç hareket yasasına göre açıklanabilir. Eğer A cismi B cismine belirli bir kuvvet uygularsa B cismi de A cismine eşit büyüklükte ters yönde kuvvet uygular. İki farklı cismin birbirine uyguladığı eşit büyüklükteki iki zıt kuvvet genellikle kafa karışıklığına yol açtığından göz ardı etmek iyi bir yöntemdir.
Eğimli yüzeydeki blok
Yukarıdaki serbest cisimde dış destekler ve yapılar, bu yapıların cisme uyguladığı kuvvet ile değiştirilmiştir. Bu kuvvetler şunları içerir:
mg: cismin kütlesi ile yerçekimi sabitinin çarpımı ağırlığı verir.
N: rampanın uyguladığı normal kuvvet.
F: rampanın sürtünme kuvveti
Kuvvet vektörleri yön ve uygulama noktasını göstermektedir ve büyüklükleri tanımlanmıştır. Vektörleri tanımlarken kolaylık sağlayacak koordinat sistemi içerir.
Diyagramı sözlü olarak yorumlarken dikkat edilmesi gereken noktalar vardır. Normal kuvvetinin hareket çizgisi zeminin tam orta noktasında gösterilmiştir fakat kuvvetin gerçek yeri daha fazla bilgi verildiğinde bulunabilir. Bununla birlikte sürtünme kuvvetini gösterimiyle ilgili de potansiyel bir zorluk söz konusudur.
Bu diyagramı çizen kişi kuvvetin uygulama noktasını okun uç kısmıyla göstermiş ve sürtünme kuvvetini gösteren okun uç kısmı zeminin en yüksek kısmında yer almaktadır. Fakat bunun amacı sürtünme kuvvetini tam olarak o noktaya uygulandığını göstermek için değil; çizen kişi, katı cisim varsayımını kullandığından, sürtünme kuvveti kaydırma kuvveti olmuş ve uygulanma noktası önemsiz hale gelmiştir. Kişinin o şekilde çizmesinin amacı, sürtünme kuvvetinin cisim tabanı boyunca uygulandığını göstermektir. Bu tip çizim seçenekleri kişinin seçimine göre değişebilir.
Kaynakça
- ^ . . 17 Mart 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Mart 2011.
Dış bağlantılar
| Wikimedia Commons'ta Serbest cisim diyagramı ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır. |
- "Form Diagram - Force Diagram - Free Body Diagram" (PDF). eQUILIBRIUM. Block Research Group (BRG) at the Institute of Technology in Architecture at ETH Zürich. Erişim tarihi: 31 Ocak 2024.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Serbest cisim diyagrami veya kuvvet diyagrami genellikle muhendis ve fizikcilerin bir cisim uzerindeki kuvvet ve momentleri analiz edebilmelerine saglayan veren kaba cizimden meydana gelen gorsel bir aractir Cisim bircok parcadan meydana gelebilecegi gibi ornegin bir otomobil kisa bir isin parcasi gibi yalnizca tek bir bilesenden de olusabilir Kisacasi her sey tek bir cisim gibi kabul edilebilir Serbest cisim diyagramlari karmasik problemlerdeki kuvvetleri analiz edebilmek icin oldukca onemli olabilir Serbest cisim diyagramindaki serbest cisim tam olarak serbest degildir kuvvetler ve neden olduklari momentler oklarla gosterilmistir Diyagram ciziminin amaciSerbest cisim diyagraminin cizilmesi cismin uzerindeki kuvvetlerin cisme uygulanan momentlerin ve hareket denkleminin belirlenmesine yardim ederek problemin statik ve dinamik olarak analiz edilmesini saglar Yapilarin analizinde yapinin bir bileseninde serbest cisim diyagrami cizimi kayma kuvvetlerinin ve bukucu momentlerin belirlenmesini saglar Egitim sirasinda serbest cisim diyagrami SCD cizme teknigini ogrenmek pek cok ana fizik konusunun Newton un hareket yasalari makaralar surtunme kuvveti rampadaki cisimler dairesel hareket vb temelini kavramada oldukca buyuk bir oneme sahiptir Fizik problemlerinde serbest cisim diyagrami cizmek karmasik problemleri anlasilir parcalara boler ve soru cozumunu kolaylastirir Diyagramin cizimiCizilen diyagramin olceklendirilmesine gerek yoktur Aksine SCD problem cozulurken uzerinde degisiklikler yapilmaya musait problemi ortaya koyan kaba bir cizimdir Zor veya hizli algoritma icermez Diyagramin resmedilisi yalnizca cizimi degil yorumlanisi da buyuk olcude cismin nasil bicimlendirilmis olduguna baglidir Serbest cisim diyagraminin cizimiObjenin basitlestirilmis bir sekli cizilir Kare veya daire olmasina gerek yok herhangi bir sekil olabilir Kuvvet vektorleri oklarla belirtilir Oklarin uzunluklari kuvvetlerin buyuklukleri ile orantili olabilir Oklar cismin merkezinden disari dogru cizilir Kuvvetler ve momentler tanimlanir Cismin modellenmesi Bir cisim uc sekilde modellenebilir 1 Parcacik Bu model herhangi bir dondurme etkeni olmadiginda veya cisim genisletildiginde dahi herhangi bir etki olmadiginda kullanilir Cisim kucuk bir damla seklinde gosterilir ve diyagram es zamanli kuvvet oklarina indirgenmis olur Parcacik uzerindeki kuvvete bagli vektor adi verilir 2 Kati cisim Gerginlik ve basinc kuvvetleri olmadiginda dondurme etkeni incelendiginde kullanilir Kuvvet oklari kuvvet dogrusu boyunca yer almalidir Kati cisim uzerindeki kuvvete kaydirma vektoru adi verilir 3 Kati olmayan cisim Kuvvetlerin uygulandigi uygulama noktasi oldukca onemlidir ve diyagram uzerinde mutlaka gosterilmelidir Kati olmayan cisim uzerindeki kuvvete bagli vektor adi verilir Bazi muhendisler uygulama noktasini gosterirken okun kuyruk kismini kullanirken bazilari uc kismini kullanirlar Serbest dusen cisim Konuyla ilgili bir ornek olarak duzenli bir cekimsel alandaki cismin serbest dususu ele alinabilir 1 Parcacik Damla seklindeki cisimden asagi dogru cizilmis tek bir dikey ok yeterli olur 2 Kati cisim Cekim kuvveti cisimdeki her bir parcaciga etki etse de cismin agirligini W gosteren tek bir ok yeterlidir Ok yercekiminin merkezine dogru dogrusal olarak uzanmalidir Tam olarak dogrusal uzanan cizim goz karari yapilabilir Genelde ok tam olarak cismin merkezinden uzatilir ama bu konuda kesin bir kural yoktur 3 Kati olmayan cisim Kati olmayan cisim analizinde yercekimi kuvvetini tek bir noktada gostermek pozitif hataya neden olur Dahil olanlar SCD ilgilenilen cismi ve uzerine etkiyen kuvvetleri gosterir Cisim Objenin turune gore parcacik veya cisim kati veya kati olmayan ve cevap aranan soruya gore sematik olarak cizilir Eger cismin rotasyonu ve cisme etkiyen tork goz onune alinacaksa cismin sekli ve boyutlari belirtilmelidir Ornegin bir motosikletin dalis freni tek bir noktadan bulunamaz cismi boyutlandirarak cizmek gerekir Dis kuvvetler Tanimlanmis oklarla gosterilir Butunuyle cozulmus bir problemde kuvvet oku hareketin yonu ve dogrusunu buyuklugunu ve uygulama noktasini acik olarak gosterebilmelidir Genellikle cizimin amaci bahsedilen unsurlari bulmak oldugu icin SCD tum bunlar bilinmeden once taslak halinde cizilir Ilk asamada cizilen kuvvet okunun uzunlugu kuvvetin buyuklugunu gostermiyor olabilir dogrusu hareketin dogrusuyla tipatip ayni olmayabilir ve yonu de ters cikmis olabilir Ayrica cizerken ozellikle kati cisim analizinde birbirini sifirlayan kuvvet ciftleri gibi bazi kuvvetler ihmal edilebilir Cisim uzerindeki kuvvetler surtunme yercekimi normal kuvveti ve eger varsa itme ya da cekme uygulayan insan kuvvetini icerir Gereken durumlarda merkezkac kuvveti de yer alabilir Koordinat sistemi vektorleri tanimlamada ve hareket denklemini yazma gibi bazi durumlarda kolaylik sagladigindan gerekli olabilir Ornegin egimli rampa sorularinda x ekseni asagi egim yonunde secilebilir Bu durumda surtunme kuvveti yalnizca x bileseninden normal kuvveti de yalnizca y bileseninden olusacaktir Yercekimi kuvveti iki bilesene sahip olur x yonunde mgsin 8 y yonunde mgcos 8 8 acisi yatay dogrultu ile rampa dogrultusu arasindaki acidir Dahil olmayanlar Cozume ulasirken destekleyici cizimler yapilmasini yasaklayan bir kural yoktur ancak bir serbest cisim diyagrami sunlari gostermemelidir Serbest cisim disindaki herhangi bir cisim Serbest cisim tarafindan uygulanan kuvvetler Serbest cismin bir parcasinin baska parcasina uyguladigi ic kuvvetler Ornegin bir demet haline getirilmis kuru otlarin demeti baglayan ipe uyguladigi kuvvet analiz edilirken demeti olusturan otlarin birbirine uyguladigi kuvvet hesaplanmaz Herhangi bir hiz veya ivme dahil edilmez Bu nicelikler serbest cisim diyagrami yerine kinetik diyagram veya atalet diyagraminda gosterilebilir Cizimde olmamasi gereken serbest cisim tarafindan uygulanan kuvvetler Newton un uc hareket yasasina gore aciklanabilir Eger A cismi B cismine belirli bir kuvvet uygularsa B cismi de A cismine esit buyuklukte ters yonde kuvvet uygular Iki farkli cismin birbirine uyguladigi esit buyuklukteki iki zit kuvvet genellikle kafa karisikligina yol actigindan goz ardi etmek iyi bir yontemdir Egimli yuzeydeki blokEgimli yuzeydeki bir blok icin cizilen basit bir serbest cisim diyagrami Yukaridaki serbest cisimde dis destekler ve yapilar bu yapilarin cisme uyguladigi kuvvet ile degistirilmistir Bu kuvvetler sunlari icerir mg cismin kutlesi ile yercekimi sabitinin carpimi agirligi verir N rampanin uyguladigi normal kuvvet F rampanin surtunme kuvveti Kuvvet vektorleri yon ve uygulama noktasini gostermektedir ve buyuklukleri tanimlanmistir Vektorleri tanimlarken kolaylik saglayacak koordinat sistemi icerir Diyagrami sozlu olarak yorumlarken dikkat edilmesi gereken noktalar vardir Normal kuvvetinin hareket cizgisi zeminin tam orta noktasinda gosterilmistir fakat kuvvetin gercek yeri daha fazla bilgi verildiginde bulunabilir Bununla birlikte surtunme kuvvetini gosterimiyle ilgili de potansiyel bir zorluk soz konusudur Bu diyagrami cizen kisi kuvvetin uygulama noktasini okun uc kismiyla gostermis ve surtunme kuvvetini gosteren okun uc kismi zeminin en yuksek kisminda yer almaktadir Fakat bunun amaci surtunme kuvvetini tam olarak o noktaya uygulandigini gostermek icin degil cizen kisi kati cisim varsayimini kullandigindan surtunme kuvveti kaydirma kuvveti olmus ve uygulanma noktasi onemsiz hale gelmistir Kisinin o sekilde cizmesinin amaci surtunme kuvvetinin cisim tabani boyunca uygulandigini gostermektir Bu tip cizim secenekleri kisinin secimine gore degisebilir Kaynakca 17 Mart 2011 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 17 Mart 2011 Dis baglantilarWikimedia Commons ta Serbest cisim diyagrami ile ilgili ortam dosyalari bulunmaktadir Form Diagram Force Diagram Free Body Diagram PDF eQUILIBRIUM Block Research Group BRG at the Institute of Technology in Architecture at ETH Zurich Erisim tarihi 31 Ocak 2024 Arsivlenmesi gereken baglantiya sahip kaynak sablonu iceren maddeler link