Fizik laboratuvarı
Olayı gözünde canlandır, büyüklükleri ve birimleri takip et.
8 bölüm · ~17 dk · 15 etkileşim
AYT Fizik testinde bu konudan her yıl yaklaşık bir soru gelir; ayrıca kütle çekim, basit harmonik hareket ve manyetik alanda yüklü parçacık konuları çembersel hareket bilgisine dayanır. Konunun ikinci bölümü olan dönme hareketinde açısal hız, eylemsizlik momenti, dönme kinetik enerjisi, yuvarlanma ve açısal momentumun korunumu incelenir. Sorularda g = 10 m/s² ve π = 3 alınması yaygındır.
1Sürat sabit, ama ivme var
İlk bölüm! Temeli burada atıyoruz, acele etme.
Düzgün çembersel hareket, bir cismin çembersel yörüngede sabit süratle dolanmasıdır.
Merkezcil kuvvet yeni bir kuvvet türü değildir; ip gerilmesi, sürtünme, yer çekimi, dik tepki kuvveti ya da manyetik kuvvet gibi gerçek kuvvetlerin merkeze doğru olan bileşkesidir.
2Periyot, frekans ve hızlar
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Bir tam turun süresi periyot (T), birim zamandaki tur sayısı frekanstır (f). Dakikadaki devir sayısı 60'a bölünerek hertz'e çevrilir: 120 devir/dk = 2 Hz.
Aynı mil üzerindeki noktaların açısal hızları eşittir; merkezden uzak nokta daha büyük çizgisel hıza sahiptir.
Yarıçapı 0,5 m olan bir disk dakikada 120 devir yapıyor. Diskin kenarındaki bir noktanın periyodu, açısal hızı, çizgisel hızı ve merkezcil ivmesi nedir? (π = 3)
Aynı mile takılı iki çarkın yarıçapları 0,2 m ve 0,6 m'dir. Mil döndüğünde küçük çarkın kenarındaki bir noktanın çizgisel hızı 3 m/s oluyor.
Büyük çarkın kenarındaki bir noktanın çizgisel hızı kaç m/s'dir?
3Merkezcil ivme ve kuvvet
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
Yönleri her an merkeze doğrudur; hıza diktir, bu yüzden merkezcil kuvvet iş yapmaz.
Yarıçapı 3 m olan çembersel bir pistte 6 m/s sabit süratle koşan bir sporcunun merkezcil ivmesinin büyüklüğü kaç m/s²'dir?
4Merkezcil kuvveti kim sağlar?
Bunu bir arkadaşına anlatabilir misin? Kafanda bir dene.
Her durumda gerçek kuvvetlerin merkeze yönelik bileşkesi m · v² / r'ye eşitlenir.
0,4 m uzunluğundaki ipe bağlı 0,2 kg kütleli cisim düşey düzlemde döndürülüyor. Tepede ipin gevşememesi için en küçük hız nedir? Cismin tepedeki hızı 4 m/s ise tepede ve en altta ip gerilmesi kaç N olur? (g = 10 m/s²)
Yarıçapı 80 m olan yatay bir virajda lastik ile yol arasındaki sürtünme katsayısı 0,5'tir. Aracın kaymadan dönebileceği en büyük hız kaç m/s'dir? (g = 10 m/s²)
5Dönme hareketi
Yarıyı geçtin, harika gidiyorsun! 3 bölüm kaldı.
Kaymadan yuvarlanan tekerlekte yere değen noktanın anlık hızı sıfır, en üst noktanın hızı 2v'dir.
Yarıçapı 0,3 m olan bir tekerlek yolda kaymadan 6 m/s hızla ilerliyor. Tekerleğin açısal hızı ve en üst noktasının yere göre hızı nedir?
Kendi ekseni etrafında 3 rad/s ile dönen bir patencinin kolları açıkken eylemsizlik momenti 4 kg·m²'dir. Kollarını kapattığında eylemsizlik momenti 2 kg·m²'ye iniyor. Yeni açısal hızı ve dönme kinetik enerjisindeki değişim nedir?
6Sık yapılan hatalar
Takıldığın yere not al, sonra birlikte döneriz.
Düzgün çembersel harekette ivme yoktur.
Merkezcil kuvvet, serbest cisim diyagramına ayrı bir kuvvet olarak çizilir.
Devir/dakika, 60'a bölünerek hertz'e çevrilir.
ω ile f aynı büyüklüktür.
Düşey çemberin tepesinde ağırlık merkeze doğrudur ve gerilmeye eklenir.
Düz virajda güvenli en büyük hız aracın kütlesine bağlıdır.
Açısal momentum korunuyorsa dönme kinetik enerjisi de korunur.
Kaymadan yuvarlanan cisim, aynı yükseklikten kayan cisme göre daha yavaş iner.
7ÖSYM'de nasıl soruluyor
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
- Düşey düzlemde dönme: İpteki gerilme, raydaki tepki kuvveti ya da tepede gereken en küçük hız; enerji korunumuyla birlikte sorulur.
- Viraj problemleri: Düz virajda sürtünme katsayısıyla en büyük hız; eğimli virajda tasarım hızı.
- Oran soruları: Kayış–kasnak ya da aynı mil üzerindeki çarklarda açısal hız ve çizgisel hız oranları; yarıçap veya periyot değişince merkezcil ivmenin değişimi.
- Konik sarkaç ve dönen tabla: Açı, periyot ya da kaymadan dönebilmenin koşulu.
- Dönme ve yuvarlanma: Açısal momentumun korunumu, dönme kinetik enerjisi ve eğik düzlemde yuvarlanan cisimlerin hız karşılaştırması.
- Öncüllü kavramsal sorular: "Hız sabittir, ivme sıfırdır, merkezcil kuvvet iş yapmaz" gibi yargıların doğruluğu.
Uzunluğu 2,5 m olan bir ipin ucuna bağlı küçük bir cisim düşey düzlemde çembersel yörüngede döndürülüyor. (g = 10 m/s²)
Cisim yörüngenin en üst noktasından geçerken ipin gevşememesi için sahip olması gereken en küçük hız kaç m/s'dir?
8Kısa tekrar
Son bölüm! Biraz kaldı, bitirmek üzeresin.
T = 1 / f; ω = ; v = = 2π · r / T. a = v² / r = ; F = m · v² / r; merkeze doğru, . Düşey çember tepede T + m · g = m · v² / r; v_min = . Düz viraj v_max = ; eğimli viraj tan θ = . E_dönme = ; yuvarlanmada v = ω · r. L = I · ω; dış tork yoksa .