İpte oluşan gerilme kuvveti (T), ipin her iki ucuna aynı büyüklükte iletilen çekme kuvvetidir ve hareket hâlindeki veya dengedeki cisimlerin etki eden kuvvetlerini dengelemek amacıyla ortaya çıkar. Gerilme kuvvetini bulmak için izlenen temel adımlar şunlardır:
-
Serbest cisim diyagramı çizme
- Gerilme kuvvetini bulacağınız cismi ipten ayırın.
- Cisme etki eden tüm kuvvetleri gösterin (ağırlık, sürtünme, sürükleme, yer çekimi vs.).
- İp boyunca hareket eden yönü de belirtin.
-
Newton’un II. Yasası’nı uygulama
- Dengedeyse ∑F = 0; yani ipteki T geriye doğru etki eden mg ağırlığı dengeler:
T – m·g = 0 ⇒ T = m·g - İvmeliyse ∑F = m·a; yöndeki net kuvvet ip gerilmesini ve/veya ivmeyi içerir:
T – m·g = m·a ⇒ T = m·(g + a) (cisim yukarı ivmeleniyorsa)
m·g – T = m·a ⇒ T = m·(g – a) (cisim aşağı ivmeleniyorsa)
- Dengedeyse ∑F = 0; yani ipteki T geriye doğru etki eden mg ağırlığı dengeler:
-
Birden fazla cisim veya makaralı düzenlerde denklemleri kurma
- Her bir kütle için ayrı serbest cisim diyagramı çizilir.
- Ortak gerilme kuvveti veya makaradaki farklı ip kolları için ayrı T₁, T₂ vs. kullanılır.
- İvme çubuklar ve işaretleme ile bağlantılı eşitlikler yazılır, bilinmeyenler çözülür.
-
Hesaplama ve sonuç
- Elde edilen denklemleri cebirsel olarak çözerek T değerini bulursunuz.
Özet Tablosu
| Durum | Kuvvet Dengesi | Gerilme Kuvveti (T) |
|---|---|---|
| Duran cisim (denge) | T = m·g | T = m·g |
| İvme yukarı (a yukarı) | T – m·g = m·a | T = m·(g + a) |
| İvme aşağı (a aşağı) | m·g – T = m·a | T = m·(g – a) |
| İki kütle + makara düzeni | T₁ – m₁·g = m₁·a ; m₂·g – T₂ = m₂·a | Eşitliklerden çözülür |
Basit bir örnek: 5 kg’lık bir cisim sabit hızla yukarı çekiliyorsa a = 0 alınır.
T = m·g = 5 kg·9,81 m/s² ≈ 49 N
Eğer aynı cisim 2 m/s² ivmeyle yukarı çekiliyorsa:
T = m·(g + a) = 5·(9,81 + 2) ≈ 5·11,81 = 59,05 N
Bu adımları ve formülleri izleyerek, ipteki gerilme kuvvetini her türlü düzen ve hareket durumunda kolayca hesaplayabilirsiniz.