Etki ( Impulse ) ve Momentum Dr. Murat Çilli Sakarya Üniversitesi Beden Eğitimi ve Spor Yüksekokulu Antrenörlük Eğitimi Bölümü
Etki ( Impulse ) ve momentum sportif hareketlerde önemli rol oynar.
Etki (impulse), J [Ns] Etki, uygulanan ortalama kuvvet ve bu kuvvetin etkide bulunduğu süre ile ilişkilidir. Vektörel bir büyüklük olan etki uygulanan kuvvet ile aynı yöndedir. J F t
Ortala kuvvet (F) ve temas süresinin bilindiği durumda (Δt) Zamana bağlı kuvvet davranışı bilindiğinde eğri altındaki alan etki (J) olarak hesaplanır. J F t
P=mv (kgm/s) momentumun yönü hız vektörü ile aynı yöndedir.
Toz kar 300 km/h Çığın sahip olduğu yıkım gücü hareketlenen karın hızı ve kütlesi ile ilişkilidir. Islak Kar; 100 km/h hız ve 100,000 ton kütleye sahip olabilir
Super heavyweight Elin kütlesi = 4.97 kg Elin hızı = 8.3 m/s P=4.97x8.3=41 kgm/s Flyweight Elin kütlesi = 2.31 kg Elin hızı = 9.2 m/s P=2.31x9.2=21 kgm/s
Kütle = 60 kg Hız= 7 m/s Momentum = 420 kgm/s Kazanan? Kütle = 200 kg Hız= 2 m/s Momentum = 400 kgm/s
Enerji, bir cisim ya da sistemin iş yapabilme yeteneği anlamındadır. Doğrudan ölçülemeyen bir değer olup fiziksel bir sistemin durumunu değiştirmek için yapılması gereken iş yoluyla veya enerji türüne göre değişik hesaplamalar yoluyla bulunabilir. Sözcük, Eski Yunan dilindeki εν = aktif ve εργον = iş kelimelerinden türemiştir, bu açıdan anlam olarak 'işe dönüştürülebilen' bir şey olduğu söylenebilir. Birimi, iş birimi ile aynıdır. (N.m=J)
Enerji çeşitli şekillerde bulunabilir. Fakat bu şekillerin tamamı iki ana başlıkta incelenebilir. Bunlar kinetik enerji ve potansiyel enerjidir. Potansiyel enerji: Bir nesnenin konumundan dolayı, diğer nesnelere bağlı olan enerjisidir. Yer çekimi Potansiyel Enerjisi Isı (Termal) Potansiyel Enerji Elektrik Potansiyel Enerjisi Nükleer Potansiyel Enerji Manyetik Potansiyel Enerji Elastik Potansiyel Enerji Kinetik enerji: Bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye Kinetik Enerji denir. Mekanik Enerji
m: kütle (kg) h: yükseklik (m) g: yer çekimi ivmesi (m/s 2 )
m: kütle (kg)
V = 10 m/s m = 80 kg KE=1/2 m V 2 KE= 4000 J V = 20 m/s m = 80 kg KE=1/2 m V 2 KE= 16000 J
m = 80 kg h= 150 m g =9.81 m/s 2 PE = mxgxh PE= 80x9.81x150 PE= 117720 J m = 80 kg h= 100 m g =9.81 m/s 2 PE = mxgxh PE= 80x9.81x100 PE= 78480 J h = 150 m h = 100 m
Enerji ısı, hareket yada ses gibi bir çok biçimde karşımıza çıkabilir. Enerji bir cisimden diğer cisme aktarılabilir. Kapalı bir sistemde, potansiyel enerjinin, kinetik enerjiye veya kinetik enerjinin, potansiyel enerjiye dönüşümünde, her birindeki artma, diğerindeki azalmaya eşittir. Kapalı bir sistemde enerji korunacağından sabit bir değeri vardır. Enerji vardan yok, yoktan var edilemez. Ancak farklı enerjilere dönüşerek korunur.
Enerjinin korunumu Kapalı bir sistemde, potansiyel enerji nin, kinetik enerjiye veya kinetik enerji nin, potansiyel enerjiye dönüşümünde, her birindeki artma, diğerindeki azalmaya eşittir. Kapalı bir sistemde enerji korunacağından sabit bir değeri vardır.
Yandaki şekilde 0.2 kg kütleye sahip top yukarı doğru fırlatılmaktadır. Topun zeminden 10m yüksekliğe ulaşabilmesi için hangi hızla fırlatılması gereklidir? g=10m/s 2 h=10m Topun tepe noktadaki toplam enerjisi; E=PE+KE E=(0.2x10x10)+(1/2x0.2xV 2 ) Topun tepe noktadaki hızı sıfır olduğundan E=(0.2x10x10)=20 joule Toplam enerji korunacağından tepe noktadaki toplam enerji başlangıç konumundaki toplam enerjiye eşit olmalıdır. E=20=PE+KE 20=(0.2x10xh)+(1/2x0.2xV 2 ) Başlangıç konumunda h=0 olduğundan 20=(1/2x0.2xV 2 ) V=14 m/s
İş (Work) Belirli bir kuvvetin belirli bir mesafe uygulanması mekanikte iş olarak ifade edilmektedir. Bir işten bahsedebilmek için F büyüklüğünde bir kuvvetin bir cismin üzerinde d büyüklüğünde bir yer değiştirmeye neden olması gerekir. Bir ağırlığı hareket ettirdiğimizde, ya da kendi vücut ağırlığımız hareket ettirdiğimizde iş yapmış oluruz.
Hareketin yönü ile uygulanan kuvvetin yönü arasındaki açıya bağlı olarak gerçekleştirilen işin büyüklüğü değişecektir. İyi bir teknik ile aynı işi daha az kuvvet kullanarak gerçekleştirebilmek mümkün olabilir.
SI birim sisteminde; iş= joule, zaman ise saniye ile ifade edilir. Güç birimi ise joule/saniye olacaktır. Bunun da SI sistemindeki karşılığı Watt'dır. Watt biriminin kullanılmasının nedeni ise buhar makinesini icat eden İskoçyalı bilim adamı James Watt'dan dolayıdır. Watt küçük bir güç birimi olduğunda bunun yerine 1000 katını ifade eden kilowatt (kw) kullanılmaktadır. Taşıtlarda ise watt yerine beygir gücü ifadesi kullanılır. 1 BG=736 watt'dır.
Güçlü?!!! Kuvvetli? Çoğu sportif harekette uygulanan kuvvetin büyüklüğünden çok kuvveti ne kadar kısa sürede uygulayabildiğimiz önem taşır.
İki farklı beden ağırlığına sahip sporcunun hesaplanan güç değerlerinin karşılaştırılmasında ise relatif güç değerinin kullanılması daha anlamlı olacaktır. Relatif Güç, sporcunu her bir kilogramı başına düşen güç değeri olarak ifade edilebilir. Beden ağırlığı 100kg Beden ağırlığı 120kg m=120kg d=1.8m t=1.2s m=120kg d=1.8m t=1.4s W=120x10x1.8=2160Nm P=W/t=2160/1.2=1800 Watt Relatif Güç =Güç / beden ağırlığı Relatif Güç =1800 / 100=18 watt/kg W=120x10x1.8=2160Nm P=W/t=2160/1.4=1542 Watt Relatif Güç =Güç / beden ağırlığı Relatif Güç =1542 / 120=12.8 watt/kg