Hız Formülü

Fizikte ve özellikle de mekanikte en çok kullanılan kavramlardan biri hızdır. Öyle ki hız problemleri matematikte dahi işlenmektedir. Bu yazıda fizik dersinde çok işimize yarayacak hız formülü üzerinde duracağız. Hızı değişen cisimlerde genellikle ortalama hız formülü karşımıza çıkmaktadır.

Bu tanım hızın en genel tanımıdır. Bu tanım üzerinden formülü kendimiz de çıkarabiliriz.

Sürat Kavramı

Fizik müfredatımız hız ve sürat kavramlarını birbirinden ayırmaktadır. Bu iki kavram günlük hayatta birbiri yerine kullanılabilir. Ancak fizikte bir cismin sürati ile hızı farklı olabilir.

Örneğin bir araç 100 km / s süratla bir yolu gidip geri dönerse ortalama sürati 100 km / s olur. Ancak toplam yer değiştirmesi 0 olduğu için ortalama hızı 0 olacaktır.

Ortalama sürat = ∑gidilen yol / ∑toplam zaman

Ortalama hız = ∑yer değiştirme / ∑toplam zaman

Otomobil gibi motorlu araçlarda gösterge panelinde okunan hız değeri aslında sürati ifade etmektedir.

Zamanlı ve Zamansız Hız Formülü

Fizikte bir formülden başkasını elde edebilmek çok önemli bir beceridir. 9. sınıf müfredatından itibaren gördüğümüz konularda bunu alışkanlık haline getirmemiz gerekir.

Sorularda bize zaman verilmişse zamanlı hız formülü, hız verilmemişse zamansız hız formülü kullanılır.

Zamanlı hız formülünü yukarıda temel formül olarak zaten verdik. Zamansız hız formülü V_son² = V_ilk² + 2ax şeklindedir. Burada V_son cismin son hızı, V_ilk cismin ilk hızı, x gidilen yol, a ise ivmedir.

Zamansız hız formülünü kullanacaksak cismin ilk hızını ve hareket ivmesini bilmemiz gerekir. Eğer cisim yukarıdan serbest olarak düşüyorsa o zaman ivme yerçekimi ivmesi (g) olur.

Zamansız hız formülünün anlaşılabilmesi için ivme kavramının bilinmesi gerekir. İvme formülü yazısında ivmenin formülünü detaylı olarak anlattık. Burada kısaca değinelim.

İvme Kavramı

Fizikteki en önemli kavramlardan biri de ivmedir. İvme doğal olarak hızla ilgili bir konudur. Birim zamandaki hız değişimine ivme denmektedir.

Bu durumda ilk öğrenmemiz gereken bilgi eğer bir cisim sabit hızlı gidiyorsa ivmesi 0’dır. Hızı değişiyorsa ise ivmeli hareket vardır.

İvme a = (V_son – V_ilk) / t formülüyle bulunabilir.

İvmenin ortaya çıkması için cisme bir net kuvvetin etki etmesi gerekir. Örneğin araçlarda biz hızı arttırmak için gaza basarız. Bu sayede aracın motoru kuvveti arttırarak ivme oluşmasını sağlar. Kısaca ivmeyi hızlanma olarak düşünebiliriz. Yavaşlama ise negatif ivmedir.

Fizikte ivme ve hızla ilgili genel formüller aşağıda sıralanmıştır:

• F = m.a
• a = (V_s – V₀)/t
• V_son = V_ilk + a.t
• h = 1/2g.t²

Hızla İlgili Örnek Sorular

Fizikteki hız kavramıyla ilgili temel formülleri öğrendik. Elbette bu formüllerden türetilen başka formüller de vardır. Öğrendiğimiz bu formüllerle ilgili bazı örnekler çözerek bilgimizi pekiştirelim.

Soru #1: Bir araba 150 km yolu 2 saatte gitmektedir. Buna göre arabanın ortalama hızı kaç km/s olur?

A) 50

B) 75

C) 90

D) 100

E) 150

Çözüm: İlk soru basit bir sorudur. Ortalama hız için toplam yolu toplam zamana böleriz. 150 / 2 = 75 km/s bulunur. Cevap B seçeneğidir.

Soru #2: 3 kg kütleli bir cisim 80 m yükseklikten ilk hızsız serbest bırakılıyor? Yerçekimi ivmesi g = 10 m / s² olduğuna göre cismin yere çarpma hızı kaç m/s olur?

A) 10

B) 20

C) 30

D) 40

E) 50

Çözüm: Zamansız hız formülüyle çözülebilecek bir sorudur. Cisim ilk hızsız bırakıldığına göre V_ilk = 0 olacaktır. Alınan yol 80, a ise 10 değerindedir. Öyleyse V_son² = V_ilk² + 2ax formülünde değerleri yerine yazalım.  V_son² = 0 + 2.10.80 ⇒ V_son² = 1600 ⇒ V = 40 m/s bulunur. Cevap D seçeneğidir.

Soru #3: Doğrusal hareket eden bir araç önce 4 saat boyunca 50 km/s hızla, ardından 2 saat boyunca 80 km/s hızla aynı yöne gitmektedir. Aracın yol boyunca ortalama hızı kaç km/s olur?

A) 60

B) 65

C) 70

D) 72

E) 75

Çözüm: Ortalama hız için yine toplam yol ve toplam zamana ihtiyacımız vardır. Toplam zaman 4 + 2 = 6 saattir. Toplam yol ise 4 x 50 = 200 + 2 x 80 = 160 olmak üzere 360 km olur. Öyleyse 360 / 6 = 60 km/s bulunur. Cevap E seçeneğidir.