11. Sınıf Fizik · 1. Ünite: Kuvvet ve Hareket

Düzgün Çembersel Hareket

Dönme dolap, çamaşır makinesinin tamburu, saatin yelkovanı, Dünya'nın Güneş çevresindeki yolculuğu... Hepsinde cisim bir merkez çevresinde çember çizer. Bu konuda sürati sabit olan çembersel hareketi inceleriz: hız vektörünün neden her an yön değiştirdiğini, bu yön değişiminin neden bir ivme ve bir kuvvet gerektirdiğini görür; periyot, frekans, çizgisel sürat, açısal hız, merkezcil ivme ve merkezcil kuvvet arasındaki ilişkileri veri setlerinden çıkarıp hesaplamalarda kullanırsın.

Kazanımlar

Konu anlatımı

  1. Çembersel hareketi gözlemleyelim

  2. Yörünge ve hız vektörü

  3. Periyot, frekans, çizgisel sürat ve açısal hız

  4. Merkezcil ivme

  5. Merkezcil kuvvet

  6. Veri setlerinden model kurma

  7. Çözümlü örnekler

  8. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

Anahtar terimler

Düzgün çembersel hareket
Yörüngesi çember, sürati sabit olan hareket.
Periyot (T)
Bir tam tur için geçen süre; birimi saniye.
Frekans (f)
Birim zamandaki tur sayısı; f = 1/T, birimi Hz.
Çizgisel hız (v)
Yörünge üzerinde birim zamanda alınan yol; yönü her an yörüngeye teğettir.
Açısal hız (ω)
Yarıçap vektörünün birim zamanda taradığı açı; ω = 2π/T, birimi rad/s.
Merkezcil ivme
Hız vektörünün yön değişiminden doğan, merkeze doğru ve hıza dik ivme; a = v²/r = ω²r.
Merkezcil kuvvet
Cisme etki eden gerçek kuvvetlerin merkeze doğru bileşkesi; F = mv²/r.
Teğet doğrultu
Çembere bir noktada değen doğrunun doğrultusu; hız vektörünün doğrultusu.

Örnek soru

Yatay düzlemde, ipin ucunda saat yönünün tersine sabit süratle dönen bir taş, çemberin tam alt noktasından (merkezin altından) geçerken ip kopuyor. Yukarıdan bakıldığında merkezin üstü "yukarı", altı "aşağı" olarak adlandırılıyor. Hava direnci ve sürtünme ihmal edildiğine göre taşın bundan sonraki hareketi nasıl olur?

  1. Aşağı doğru, yarıçap doğrultusunda gider.
  2. Yukarı doğru, merkeze doğru gider.
  3. Sağa doğru, doğrusal bir yol izler.
  4. Sola doğru, doğrusal bir yol izler.
  5. Aynı çember üzerinde dönmeye devam eder.

Doğru cevap: C

Çözüm

1. Saat yönünün tersine dönen cisim çemberin alt noktasında sağa doğru hareket eder; hız vektörü o noktada yörüngeye teğettir ve sağa bakar.
2. İp koptuğunda merkezcil kuvveti sağlayan gerilme ortadan kalkar; yatayda net kuvvet sıfır olur.
3. Newton'ın birinci yasasına göre taş son hızıyla, yani teğet doğrultuda sağa doğru doğrusal gider.
Aşağı ya da yukarı hareket "dışa savrulma" yanılgısıdır: dışa doğru etkiyen bir kuvvet yoktur. Çemberde dönmeye devam etmek ise merkezcil kuvvetin hâlâ sürdüğünü varsayar.

11. Sınıf Fizik: tüm konular