12. Sınıf Fizik · 1. Ünite: Kuvvet ve Hareket
Tork
Bir kapıyı menteşeye yakın yerinden itmek neden zor, kolundan itmek neden kolaydır? Somunu sıkarken uzun saplı anahtar neden işimizi görür? Bu konuda kuvvetin cismi döndürme etkisini, yani torku, kuvvet, dönme noktasına uzaklık ve uygulama açısı ile deneyerek ilişkilendirip matematiksel modelini kuracaksın. Konunun sonunda verilen bir durumda torku hesaplayabilecek, net torkun yönünü ve büyüklüğünü bulabilecek ve veri tablosundan torkun bağlı olduğu değişkenleri çıkarabileceksin.
Kazanımlar
- FİZ.12.1.1. Torkun kuvvet, dönme noktasına uzaklık ve kuvvetin uygulama açısı ile ilişkisini deney verilerinden ortaya çıkarır (a).
- FİZ.12.1.1. Torkun matematiksel modelini $\tau = F\,r\,\sin\theta$ biçiminde kurar ve kuvvetin kola dik bileşeni ile moment kolu üzerinden ifade eder (a).
- FİZ.12.1.1. Modeli farklı kuvvet, uzaklık ve açı değerlerine genelleyerek torku hesaplar; kuvvet ve uzaklık değişince torkun nasıl değiştiğini orantıyla yorumlar (b).
- FİZ.12.1.1. Birden fazla kuvvetin etkidiği çubukta torkların yönünü (saat yönü ya da tersi) belirleyip net torkun büyüklüğünü ve yönünü bulur (b).
Konu anlatımı
Dönme Etkisinin Ölçüsü: Tork
Kuvvet Kolu ve Kuvvetin Uygulama Açısı
Veriden Modele: Tümevarımla Torku Bulalım
Torkun Matematiksel Modeli
Torkun Yönü ve Net Tork
Çözümlü Örnekler
Tablo ve Grafik Yorumu
Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Anahtar terimler
- Tork (moment)
- Kuvvetin cismi bir dönme noktası ya da ekseni etrafında döndürme etkisi; birimi N·m.
- Dönme noktası (eksen)
- Cismin etrafında dönmeye çalıştığı nokta ya da doğru.
- Kuvvet kolu
- Dönme noktasından kuvvetin uygulandığı noktaya çizilen doğru parçası (uzunluğu $r$).
- Moment kolu
- Dönme noktasından kuvvetin etki çizgisine çizilen dikmenin uzunluğu; $d = r\sin\theta$.
- Kola dik bileşen
- Kuvvetin kuvvet koluna dik olan bileşeni, $F_\perp = F\sin\theta$; yalnızca bu bileşen döndürür.
- Uygulama açısı
- Kuvvet ile kuvvet kolu arasındaki açı $\theta$.
- Net tork
- Bir cisme etki eden tüm torkların yönleri dikkate alınarak yapılan işaretli toplamı.
- Etki çizgisi
- Kuvvetin üzerinde bulunduğu sonsuz doğru; moment kolu bu doğruya olan dik uzaklıktır.
Örnek soru
Bir kuvvetin bir cisme dönme noktasına göre uyguladığı torkun büyüklüğü
I. kuvvetin büyüklüğüne,
II. kuvvetin uygulandığı noktanın dönme noktasına uzaklığına,
III. kuvvet ile kuvvet kolu arasındaki açıya
niceliklerinden hangilerine bağlıdır?
- Yalnız I
- Yalnız II
- I ve II
- II ve III
- I, II ve III
Doğru cevap: E
Çözüm
1. Deneylerde tork kuvvetle ve uzaklıkla doğru orantılı bulunur: $\tau \propto F$ ve $\tau \propto r$.
2. Açının etkisi $\sin\theta$ üzerinden gelir: kuvvet kola dikken tork en büyük, kola paralelken sıfırdır.
3. Üçü de modelde yer alır: $\tau = F\,r\,\sin\theta$.
Cevap: E. "I ve II" seçeneği en çok seçilen çeldiricidir; açının torka etkisi unutulmuştur.