puanlabs

AYT İtme ve Çizgisel Momentum konu anlatımı

Fizik · sınavda ortalama 1 soru çıkıyor

Fizik laboratuvarı

Olayı gözünde canlandır, büyüklükleri ve birimleri takip et.

8 bölüm · ~17 dk · 15 etkileşim

Hadi başlayalım! Bu konu 8 bölüm, yaklaşık 17 dakika. Arada sana küçük sorular soracağım.

İtme ve çizgisel momentum, AYT Fizik'te her yıl yaklaşık 1 soruyla sorulan ve enerji konusuyla sık sık birleştirilen bir konudur. TYT müfredatında yer almadığı için öğrenciler bu konuyla ilk kez AYT hazırlığında karşılaşır. Sorular genellikle itme–momentum değişimi, çarpışmalarda momentum korunumu, esnek ve esnek olmayan çarpışmalarda enerji ve patlama (ayrılma) başlıkları altında gelir.

1Momentum ve itme: hareketin "miktarı"

İlk bölüm! Temeli burada atıyoruz, acele etme.

Momentum (çizgisel momentum), kütle ile hızın çarpımıdır ve hız gibi vektörel bir büyüklüktür. İtme ise bir kuvvetin belli bir süre boyunca etki etmesinin sonucudur; itme, cismin momentumundaki değişime eşittir.

Momentum ve itme
Momentump = m·vbirimi kg·m/s; vektördür, yön için işaret kullanılır
İtmeJ = F·Δtbirimi N·s = kg·m/s
İtme–momentum teoremiF·Δt = Δp = m·v_son − m·v_ilkortalama kuvvet: F = Δp / Δt
Kuvvet–zaman grafiğialan = itmegrafiğin altındaki alan itmeyi verir
Kinetik enerji–momentumE_k = p² / (2m)birimi J
Duvara dik çarpıp aynı hızla dönen top|Δp| = 2mv
Normalle θ açısıyla çarpıp aynı açıyla yansıyan top|Δp| = 2mv·cos θyalnızca dik bileşen değişir

2İtme–momentum teoremi iş başında

Önemli yerleri altını çizer gibi oku.

Bir top duvara çarpıp geri döndüğünde hızı yalnızca yavaşlamaz, yön değiştirir. Momentumdaki değişim bu yüzden beklenenden büyüktür.

Örnek 1: Duvardan geri dönen top0 / 4 adım

0,2 kg kütleli bir top, bir duvara 20 m/s hızla dik olarak çarpıyor ve 15 m/s hızla geri dönüyor. Top ile duvarın temas süresi 0,05 s ise duvarın topa uyguladığı ortalama kuvvet kaç N'dur?

    Kuvvet sabit değilse itmeyi kuvvet–zaman grafiğinin altındaki alandan bulursun. Sıra sende:

    012,52537,5500255025000,10,20,30,4Zaman (s)Kuvvet (N)

    Diske uygulanan kuvvetin zamanla değişimi: alan, yani itme, ½ · 0,4 · 50 = 10 N·s'dir.

    Hesapla bakalımBir şık seç

    Sürtünmesiz yatay düzlemde durmakta olan 0,5 kg kütleli bir diske yatay bir kuvvet uygulanıyor. Kuvvetin büyüklüğü 0,2 s içinde 0'dan 50 N'a düzgün olarak artıyor, sonraki 0,2 s içinde yine düzgün olarak 0'a iniyor.

    Kuvvetin etkisi bittiğinde diskin hızı kaç m/s olur?

    3Momentumun korunumu

    Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.

    Konunun en güçlü aracı momentumun korunumudur: Bir sisteme etki eden dış kuvvetlerin bileşkesi sıfırsa (ya da çarpışma çok kısa sürdüğü için dış kuvvetlerin etkisi ihmal edilebiliyorsa) sistemin toplam momentumu korunur.

    Korunum ve çarpışma türleri
    Momentum korunumuΣp_önce = Σp_sonra ⇒ m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁' + m₂v₂'
    Tamamen esnek olmayan (yapışan) çarpışmav_ortak = (m₁v₁ + m₂v₂) / (m₁ + m₂)kinetik enerji her zaman azalır; kayıp ısı, ses ve şekil değişikliğine gider
    Esnek çarpışma, çarpanv₁' = (m₁ − m₂)·v₁ / (m₁ + m₂)tek boyutta, m₂ başlangıçta durgun
    Esnek çarpışma, çarpılanv₂' = 2m₁·v₁ / (m₁ + m₂)hem momentum hem kinetik enerji korunur
    Patlama / ayrılma (başlangıçta durgun)0 = m₁v₁' + m₂v₂'parçalar zıt yönde gider; hızları kütleleriyle ters orantılıdır
    Çarpışma türüMomentumKinetik enerjiAkılda kalsın
    Yapışan (tamamen esnek olmayan)KorunurHer zaman azalırOrtak hız = Σ(mv) / Σm
    EsnekKorunurKorunurEşit kütlelerde hızlar değiş tokuş edilir: çarpan durur, çarpılan v₁ ile gider
    Esnek, hafif cisim ağıra çarparsaKorunurKorunurHafif cisim geri döner (v₁' < 0)
    Patlama (durgun başlangıç)Toplam sıfır kalırAçığa çıkarParçaların momentumları eşit büyüklükte, zıt yönlü

    4Yapışan ve esnek çarpışmalar

    Bunu bir arkadaşına anlatabilir misin? Kafanda bir dene.

    Örnek 2: Yapışan arabalar0 / 4 adım

    Sürtünmesiz yatay yolda 8 m/s hızla giden 3 kg kütleli bir araba, durmakta olan 1 kg kütleli arabaya çarpıp yapışıyor. Ortak hız ve kaybolan kinetik enerji nedir?

      Örnek 3: Esnek çarpışan bilyeler0 / 4 adım

      2 kg kütleli bir bilye 6 m/s hızla, durmakta olan 1 kg kütleli bilyeye merkezî ve esnek olarak çarpıyor. Çarpışmadan sonraki hızlar nedir?

        Hesapla bakalımBir şık seç

        Düz bir yolda doğuya doğru 20 m/s hızla giden 1000 kg kütleli bir otomobil, batıya doğru 10 m/s hızla gelen 1500 kg kütleli bir kamyonetle kafa kafaya çarpışıyor ve iki araç birbirine kenetleniyor.

        Çarpışmadan hemen sonra araçların ortak hızı nedir?

        5Patlama ve iki boyutlu çarpışma

        Yarıyı geçtin, harika gidiyorsun! 3 bölüm kaldı.

        Durgun bir cisim parçalandığında başlangıç momentumu sıfırdır; sonrasında da sıfır kalmalıdır. İki boyutta ise momentum x ve y eksenlerinde ayrı ayrı korunur; dik momentumların bileşkesi Pisagor ile bulunur.

        Örnek 4: Patlama0 / 3 adım

        Durmakta olan 5 kg kütleli bir cisim iç patlamayla 2 kg ve 3 kg kütleli iki parçaya ayrılıyor. 2 kg'lık parça 15 m/s hızla doğuya gidiyorsa diğer parçanın hızı ve patlamada açığa çıkan kinetik enerji nedir?

          Örnek 5: Buz üzerinde dik çarpışma0 / 4 adım

          Sürtünmesiz buz üzerinde doğuya 6 m/s hızla kayan 2 kg kütleli disk ile kuzeye 3 m/s hızla kayan 3 kg kütleli disk çarpışıp yapışıyor. Ortak hızın büyüklüğü nedir?

            Hesapla bakalımBir şık seç

            4 kg kütleli bir tüfekten 20 g kütleli bir mermi 400 m/s hızla ateşleniyor. Tüfek ateşlemeden önce durgundur ve serbestçe geri tepebilmektedir.

            Tüfeğin geri tepme hızı kaç m/s'dir?

            6Sık yapılan hatalar

            Takıldığın yere not al, sonra birlikte döneriz.

            Aşağıdaki yargılar öğrencilerin en sık düştüğü yanılgılardan. Doğru mu, yanlış mı?

            Doğru mu, yanlış mı?
            • Momentum skaler bir büyüklüktür.

            • Her çarpışmada kinetik enerji korunur.

            • Sürtünmeli yüzeyde çarpışmadan sonraki kayma sürecinde de momentum korunur.

            • Başlangıçta durgun bir sistem patladığında parçaların momentumlarının vektörel toplamı sıfırdır.

            • Geri sekme durumunda Δp bulunurken hızlar birbirinden çıkarılır.

            • Balistik sarkaçta enerji, çarpışma boyunca korunur.

            • Eğik çarpmada duvar topun tüm hızını tersine çevirir.

            • Çarpışan iki cisme etki eden itmeler eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür.

            7ÖSYM'de nasıl soruluyor

            Önemli yerleri altını çizer gibi oku.

            • Kuvvet–zaman grafikleri: Grafik altındaki alandan itme ve hız değişimi bulunur (sınavda grafik görsel olarak verilir).
            • Çarpışma sonrası hareket: Çarpışmadan sonra cisimlerin sürtünmeli yüzeyde alacağı yol, rampada çıkacağı yükseklik; momentum ve enerji birlikte kullanılır.
            • Balistik sarkaç: Mermi hızının bloğun yükseldiği yükseklikten bulunması.
            • Patlama ve ayrılma: Aralarında sıkıştırılmış yay bulunan bloklar, tüfeğin geri tepmesi, kayıkçı–kayık sistemleri.
            • İki boyutlu çarpışma: Dik doğrultularda gelen cisimlerin yapışması, üç parçaya ayrılan cisimler.
            • Öncüllü sorular: "I. Toplam momentum korunur. II. Toplam kinetik enerji korunur. III. Cisimlere etki eden itmeler eşit büyüklüktedir." gibi yargılar (etki–tepki nedeniyle çarpışan iki cisme etki eden itmeler eşit ve zıttır).

            8Kısa tekrar

            Son bölüm! Biraz kaldı, bitirmek üzeresin.

            Hatırla0 / 10

            p = m·v (); J = F·Δt = . F–t grafiğinin altındaki alan . Dış kuvvet yoksa toplam korunur. Yapışan çarpışma: v = ; kinetik enerji . Esnek çarpışma: momentum ve korunur; eşit kütlelerde hızlar . Durgun cismin patlaması: parçaların momentumları eşit büyüklükte ve . E_k = .