12. Sınıf Fizik · 1. Ünite: Kuvvet ve Hareket
Denge, Kütle Merkezi ve Ağırlık Merkezi
Bir cetveli parmağının üzerinde dengelemeyi hiç denedin mi? Cetvelin üzerine bir silgi koyarsan parmağını kaydırman gerekir. Tahterevallide kilosu farklı iki arkadaş nasıl dengede kalabilir? Bu konuda cisimlerin dengede kalma koşullarını, kütle merkezini ve ağırlık merkezini deney verisiyle inceleyeceksin. Konunun sonunda bir çubuğun ya da levhanın dengelendiği noktayı verilerle bulabilecek ve bu noktanın neden orası olduğunu tork dengesiyle açıklayabileceksin.
Kazanımlar
- FİZ.12.1.2. Denge, kütle merkezi ve ağırlık merkezi ile ilgili ölçümleri (kütle, uzaklık, destek konumu) toplayıp kaydeder (a).
- FİZ.12.1.2. Topladığı ölçümlerden denge, kütle merkezi ve ağırlık merkezi için veri setleri (tablolar) oluşturur (b).
- FİZ.12.1.2. Denge koşulunu (net kuvvet ve net tork sıfır) veriye dayalı olarak açıklar ve tahterevalli tipi problemlerde bilinmeyen kütle ya da uzaklığı bulur (c).
- FİZ.12.1.2. Kütle merkezini ve ağırlık merkezini veriye dayalı olarak açıklar; bir çubuk ya da levhanın dengelendiği destek noktasını belirler (c).
Konu anlatımı
Denge Nedir? Dönme ve Öteleme Dengesi
Tahterevalli Deneyi: Veriden Kural Çıkarma
Kütle Merkezi
Ağırlık Merkezi ve Asma (Çekül) Deneyi
Çözümlü Örnekler
Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Anahtar terimler
- Denge
- Cismin ötelenme ve dönme hareketinin değişmemesi; net kuvvet ve net tork sıfırdır.
- Öteleme dengesi
- Cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesinin sıfır olması.
- Dönme dengesi
- Aynı noktaya göre alınan torkların işaretli toplamının sıfır olması.
- Destek noktası
- Cismi ya da çubuğu desteklediğimiz, torkları hesapladığımız nokta.
- Kütle merkezi
- Cismin tüm kütlesi bu noktada toplanmış gibi öteleme hareketi yaptığı nokta.
- Ağırlık merkezi
- Cismin ağırlığının etki ettiği nokta; düzgün çekim alanında kütle merkeziyle aynıdır.
- Asma (çekül) deneyi
- Levhayı farklı noktalardan asıp çekül çizgilerinin kesişiminden ağırlık merkezini bulma yöntemi.
- Homojen (düzgün) cisim
- Her bölgesinin yoğunluğu aynı olan cisim; kütle merkezi geometrik merkezdir.
Örnek soru
Bir cismin dengede olması için aşağıdakilerden hangileri gereklidir?
I. Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır.
II. Aynı noktaya göre net tork sıfırdır.
III. Cismin hızı sıfırdır.
- Yalnız I
- Yalnız II
- I ve II
- I ve III
- I, II ve III
Doğru cevap: C
Çözüm
1. Denge için hem ötelenme hem de dönme olmamalıdır: net kuvvet ($\sum F = 0$) ve net tork ($\sum \tau = 0$) sıfır olmalıdır.
2. III gerekli değildir: sabit hızla giden ve dönmeyen cisim de dengededir (dinamik denge).
Cevap: C. "I, II ve III" seçeneği, dengeyi yalnızca "duran cisim" sanan yanılgıdan gelir.