Sabit Süratli ve Sabit Hızlı Hareket (Sürat ve Hızın Karşılaştırılması)

Günlük hayatta bir aracın veya kişinin hareketinden bahsederken "çok hızlı", "süratli", "hızını artır", "süratini düşür" gibi ifadeleri sıkça ve aynı anlamda kullanırız. Ancak bilimsel dilde, özellikle fizik ve fen bilimlerinde sürat ve hız birbirinden tamamen farklı iki kavramdır. Bu farkın temeli ise cismin "aldığı yol" ile "yer değiştirmesi" arasındaki farka dayanır.

Bu iki kavramı doğru anlayabilmek için öncelikle "alınan yol" ve "yer değiştirme"nin ne olduğunu incelememiz gerekir.

Alınan Yol ve Yer Değiştirme Kavramları

Bir cisim A noktasından B noktasına hareket ettiğinde, bu hareketin mesafesi iki farklı şekilde ölçülebilir:

1. Alınan Yol

Hareketlinin hareketi boyunca izlediği yörüngenin toplam uzunluğudur. Yönün hiçbir önemi yoktur, sadece gidilen mesafelerin tamamı toplanır. Yönü olmayan büyüklüklere skaler büyüklük denir. Alınan yol skalerdir.

Örnek: Evden çıkıp 300 metre uzaklıktaki markete giden, sonra aynı yoldan eve dönen bir çocuğun aldığı yol: Gidiş (300 m) + Dönüş (300 m) = Toplam 600 metredir.

2. Yer Değiştirme

Hareketlinin başlangıç noktası ile ulaştığı bitiş noktası arasındaki en kısa (doğrusal) mesafedir. Yer değiştirme belirlenirken mutlaka bir yön belirtilmelidir. Yönlü büyüklüklere vektörel büyüklük denir. Yer değiştirme vektöreldir.

Örnek: Evden çıkıp doğu yönündeki markete (300 m) giden, sonra aynı yoldan eve dönen bir çocuğun yer değiştirmesini hesaplayalım. Çocuğun başlangıç noktası ev, bitiş noktası da yine evdir. Başlangıç ve bitiş noktası aynı olduğu için çocuğun yer değiştirmesi 0 metredir. Çünkü net bir konum değişikliği olmamıştır.

Başka bir örnekte; koşu pistinde (400 metre çevre uzunluğuna sahip) bir tam tur atan sporcunun aldığı yol 400 metredir. Ancak başladığı noktaya geri döndüğü için yer değiştirmesi 0 (sıfır) metredir.

Sürat Nedir?

Sürat, bir hareketlinin birim zamanda aldığı yol miktarıdır. Bir hareketlinin ne kadar çabuk veya yavaş yol katettiğini gösterir. "Alınan yol" kavramından türetildiği için sürat de yönsüz (skaler) bir büyüklüktür. Sadece bir sayı ve birimle ifade edilir (örneğin 50 km/h, 10 m/s).

Sabit Süratli Hareket

Bir hareketlinin eşit zaman aralıklarında eşit mesafelerde yol almasına sabit süratli hareket denir. Örneğin bir araç düz veya virajlı bir yolda, her saniyede 15 metre yol alıyorsa sürati 15 m/s'dir. Araç virajı dönerken yönü değişse bile, 1 saniyede aldığı "mesafe" değişmiyorsa sürati sabittir. Arabanın gösterge panelindeki ibre, ibrenin sadece sayıyı göstermesinden dolayı "sürat göstergesi" olarak adlandırılır. (Hız göstergesi denmesi bilimsel olarak hatalıdır.)

Hız Nedir?

Hız, bir hareketlinin birim zamandaki yer değiştirmesidir. Hız, yer değiştirme kavramından türetildiği için yönü olan (vektörel) bir büyüklüktür. Hızdan bahsedebilmek için sadece "Ne kadar çabuk?" sorusuna değil, "Hangi yöne doğru?" sorusuna da cevap vermek zorundayız. (Örneğin: Kuzeye doğru 50 km/h).

Sabit Hızlı Hareket

Bir hareketlinin eşit zaman aralıklarında, aynı yönde ve eşit miktarda yer değiştirmesine sabit hızlı hareket denir. Buradaki en kritik nokta şudur: Hızın sabit kalabilmesi için hem hareketin şiddetinin (büyüklüğünün) hem de yönünün hiç değişmemesi gerekir. Dümdüz, sapması olmayan bir doğru boyunca aynı süratle giderseniz sabit hızlı hareket etmiş olursunuz. Ancak dümdüz giderken en ufak bir viraja girerseniz, süratiniz aynı kalsa bile yönünüz değiştiği için hızınız değişmiş olur (artık sabit hızlı hareket yapmıyor olursunuz).

Sürat ve Hızın Karşılaştırılması

Bu iki kavramı birbirine karıştıran temel özellik, birimlerinin aynı olmasıdır. Hem süratin hem de hızın birimleri genellikle metre/saniye (m/s) veya kilometre/saat (km/h) olarak kullanılır.

Ancak aralarındaki temel farkları bir tabloyla özetlemek, ayrımı çok daha net ortaya koyar:

Karşılaştırmalı İki Örnek Durum

Daha iyi kavrayabilmek için iki aracın hareketini inceleyelim.

Durum 1: İki araç, K noktasından L noktasına doğru birbirine paralel düz şeritlerde ilerlemektedir. Birinci araç her 1 saniyede Doğu yönünde 10 metre yer değiştirmektedir (Sürati 10 m/s, Hızı Doğu'ya 10 m/s). İkinci araç da her 1 saniyede Doğu yönünde 10 metre yer değiştirmektedir. Sonuç: Bu iki aracın süratleri birbirine eşittir (10 m/s). Ayrıca her ikisi de aynı yöne (Doğu) gittikleri için hızları da eşittir (Doğu'ya 10 m/s).

Durum 2: Birinci araç K'dan L'ye (Doğu'ya doğru) saniyede 10 metre ilerliyor. İkinci araç ise L'den K'ya (Batı'ya doğru) saniyede 10 metre ilerliyor. Sonuç: Her iki araç da saniyede 10 metre yol aldığı için süratleri birbirine EŞİTTİR. (Sürat sadece yola bakar). Ancak birinci aracın hızı Doğu'ya doğru 10 m/s iken, ikinci aracın hızı Batı'ya doğru 10 m/s'dir. Yönleri farklı olduğu için bu iki aracın hızları FARKLI'dır.

İşte günlük hayatta "aynı hızdayız" dediğimiz ancak ters yöne giden araçların bilimsel olarak farklı hızlarda olduğunu bu kuralla açıklayabiliriz.

Özetle Kavram Yanılgıları ve Dikkat Edilmesi Gerekenler

• "Arabanın hızı saatte 100 kilometredir." cümlesi bilimsel olarak yanlıştır. Doğru ifade "Arabanın sürati saatte 100 kilometredir." olmalıdır, çünkü yön belirtilmemiştir.
• Dairesel bir pistte aynı tempoda tur atan bir yarış arabası sabit süratli hareket yapar, fakat sürekli dönerek yön değiştirdiği için hızı her saniye değişmektedir.
• Eğer bir cisim başlangıç noktasına geri dönüyorsa (örneğin ev-okul-ev), aldığı yol sıfır olmaz ancak yer değiştirmesi sıfır olur. Bu nedenle toplam hareketinin bir "ortalama hızı" hesaplandığında sonuç sıfır çıkacaktır; ancak "ortalama sürati" sıfırdan farklı, yüksek bir değer olacaktır.

Mühendisler, pilotlar ve rota belirleme sistemleri "hız" ile işlem yaparlar. Çünkü bir uçağın sadece ne kadar yol katettiğini değil, hedefine varabilmesi için hangi yönde yer değiştirdiğini bilmek hayati önem taşır. Sürat ve hızın farkını bilmek, kuvvet ve hareket ünitesinin temel taşlarından birini sağlamlaştırmak demektir.