12. Sınıf Fizik · 1. Ünite: Kuvvet ve Hareket
Açısal Momentum ve Korunumu
Buz pistinde dönen bir patenci kollarını gövdesine yaklaştırdığında birden hızlanır, kollarını açınca yavaşlar. Dalgıç takla atarken vücudunu büker, helikopterin kuyruğunda küçük bir pervane vardır. Hepsinin ortak nedeni açısal momentumun korunumudur. Bu konuda açısal momentumun hangi değişkenlere bağlı olduğunu, net dış tork sıfırken neden değişmediğini ve değiştiğinde ne olduğunu gözlemlerle bulacaksın. Matematiksel model kullanmadan, değişkenler arasındaki ilişkiyi yorumlayarak akıl yürüteceksin.
Kazanımlar
- FİZ.12.1.6. Dönen bir sistemde açısal momentumun bağlı olduğu değişkenleri (eylemsizlik momenti ve açısal hız) gözlemler (a).
- FİZ.12.1.6. Açısal momentum ile bağlı olduğu değişkenler arasındaki ilişkiyi (eylemsizlik momenti ile açısal hızın ters yönde değişmesi) deney gözleminden bulur (b).
- FİZ.12.1.6. Açısal momentumun korunumunu, net dış tork sıfır olduğunda geçerli olduğunu belirterek farklı durumlara (patenci, dönen tabla, dalgıç) genelleyip nitel olarak yorumlar (c).
- FİZ.12.1.6. Dış tork varken açısal momentumun değiştiğini, iç kuvvetlerin açısal momentumu değiştiremeyeceğini açıklar (c).
Konu anlatımı
Dönen Cisimlerde "Hareket Miktarı": Açısal Momentum
Gözlem 1: Patenci Deneyi
Genelleme: Açısal Momentumun Korunumu
Dış Tork Varken Ne Olur?
Çözümlü Örnekler (Nitel Akıl Yürütme)
Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Anahtar terimler
- Açısal momentum
- Dönen cismin dönme hareketinin miktarı; eylemsizlik momentine ve açısal hıza bağlıdır, birimi kg·m²/s.
- Açısal momentumun korunumu
- Net dış tork sıfırsa sistemin açısal momentumunun değişmemesi.
- Net dış tork
- Sisteme dışarıdan etki eden torkların işaretli toplamı; iç kuvvetlerin torku bu toplama girmez.
- İç kuvvet
- Sistemin parçaları arasındaki kuvvetler (ör. patencinin kas kuvveti); açısal momentumu değiştiremez.
- Eylemsizlik momenti
- Cismin dönme hareketindeki değişime gösterdiği direncin ölçüsü.
- Açısal hız
- Cismin birim zamanda döndüğü açı; dönme hızının ölçüsü.
- Dönme hızı (tur/s)
- Cismin bir saniyede tamamladığı tur sayısı; patencinin ne kadar hızlı döndüğünü anlatır.
Örnek soru
Dönen bir cismin açısal momentumu hangi iki niceliğe bağlıdır?
- Kütlesi ve çizgisel hızı
- Torku ve süre
- Kuvveti ve uzaklığı
- Eylemsizlik momenti ve açısal hızı
- Yalnızca kütlesi
Doğru cevap: D
Çözüm
1. Açısal momentum, dönme hareketinin "miktarıdır"; cismin dönmeye direncini veren eylemsizlik momentine ve dönme hızını veren açısal hıza bağlıdır.
2. İkisi arttıkça açısal momentum da artar.
Cevap: D. "Kütle ve çizgisel hız" öteleme momentumunun değişkenleridir; tork ve süre açısal momentumun değişimini belirler.