12. Sınıf Fizik · 1. Ünite: Kuvvet ve Hareket
Eylemsizlik Momenti
Ağır bir çarkı döndürmek, hafif bir çarkı döndürmekten zordur. Ama aynı kütleli iki çarktan birini kütlesi eksene yakın, diğerini eksenden uzak olacak biçimde yaparsan farkı yine hissedersin. Bu konuda dönen cisimlerin dönme hareketindeki değişime gösterdiği direncin, yani eylemsizlik momentinin, hangi değişkenlere nasıl bağlı olduğunu deneylerle bulacaksın. Formül ezberlemeyeceksin; değişkenler değişince eylemsizlik momentinin kaç kat değiştiğini orantıyla çıkaracaksın.
Kazanımlar
- FİZ.12.1.5. Aynı torkla döndürülen farklı cisimlerde eylemsizlik momentinin etkilerini (dönme hızının ne kadar çabuk değiştiğini) birden fazla durumda gözlemler (a).
- FİZ.12.1.5. Eylemsizlik momentinin bağlı olduğu değişkenleri (kütle ve kütlenin dönme eksenine uzaklığı) deney verilerinden belirler (b).
- FİZ.12.1.5. Kütle ve eksene uzaklık değiştiğinde eylemsizlik momentinin kaç kat değiştiğini orantısal çıkarımla bulur; sonucu farklı cisimlere genelleyerek yorumlar (c).
- FİZ.12.1.5. Günlük yaşamdaki dönme olaylarını (ip cambazının sopası, bükülü bacak, tekerlek) eylemsizlik momenti ile açıklar (c).
Konu anlatımı
Dönmeye de Eylemsizlik Var
Gözlemler: Hangi Değişkenler Etkili?
Genelleme: Kütle Dağılımı Önemli
Aynı Tork, Farklı Cisimler: Açısal Hız Grafiği
Çözümlü Örnekler
Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Anahtar terimler
- Eylemsizlik momenti
- Cismin dönme hareketindeki değişime gösterdiği direncin ölçüsü; birimi kg·m².
- Dönme ekseni
- Cismin etrafında döndüğü doğru; eylemsizlik momenti eksene göre tanımlanır.
- Kütle dağılımı
- Kütlenin dönme eksenine göre nasıl yayıldığı; eksenden uzaktaki kütle eylemsizlik momentini çok artırır.
- Açısal hız
- Cismin birim zamanda döndüğü açı; birimi rad/s.
- Tork
- Kuvvetin döndürme etkisi; açısal hızı değiştirebilen büyüklüktür.
- Doğru orantı
- Bir nicelik iki katına çıkınca diğerinin de iki katına çıkması; kütle ile eylemsizlik momenti böyledir.
- Halka ve dolu disk
- Aynı kütle ve yarıçapta halkanın kütlesi kenarda olduğundan eylemsizlik momenti dolu diskinkinden büyüktür.
Örnek soru
Eylemsizlik momenti ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- Cismin dönme hareketindeki hızın ölçüsüdür.
- Cismin dönme hareketindeki değişime gösterdiği direncin ölçüsüdür.
- Kuvvetin cismi döndürme etkisidir.
- Cismin ağırlığıdır.
- Cismin bir turu tamamlama süresidir.
Doğru cevap: B
Çözüm
1. Öteleme hareketinde kütle, hız değişimine karşı direncin ölçüsüdür; dönme hareketinde buna karşılık gelen nicelik eylemsizlik momentidir.
2. Eylemsizlik momenti ne kadar büyükse cismin açısal hızını değiştirmek o kadar zordur.
Cevap: B. C seçeneği tork tanımıdır; A seçeneği açısal hızdır; bunlar eylemsizlik momentiyle karıştırılan kavramlardır.