12. Sınıf Fizik · 2. Ünite: Enerji

Yay Sabiti

Araba süspansiyonundan tükenmez kaleme, kapı menteşesinden yataktaki yaya kadar pek çok nesnede esnek yaylar çalışır; kimi yay kolay uzar, kimi güçlükle. Bu konuda farklı yaylarla kuvvet–uzanım deneyi tasarlayacak, verilerden F–x grafiklerini çizip analiz edecek ve yayın sertliğini ifade eden yay sabitinin matematiksel modelini (F = k·x) kuracaksın. Sonunda bu modeli kullanarak kuvvet, uzanım ve yay sabiti hesaplarını yapabileceksin.

Kazanımlar

Konu anlatımı

  1. Yaylar ve esneklik

  2. Deney: kuvvet–uzanım verilerini toplama

  3. F–x grafiği ve yay sabiti

  4. Matematiksel model: F = k·x ve genelleme

  5. Veri ve grafik yorumu

  6. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

Anahtar terimler

Yay sabiti (k)
Yayın sertliğini gösteren, F–x grafiğinin eğimine eşit büyüklük; k = F/x, birimi N/m.
Uzanım (x)
Yayın doğal boyundan olan uzama ya da kısalma miktarı; x = L − L₀.
Doğal boy
Yaya hiçbir kuvvet etki etmezken ölçülen yay boyu.
Hooke yasası
Esneklik sınırları içinde yayın kuvveti ile uzanımının doğru orantılı olması: F = k·x.
Kuvvet–uzanım grafiği
Yaya uygulanan kuvvetin uzanıma göre çizildiği grafik; orijinden geçen doğrudur, eğimi k'dır.
Geri çağırıcı kuvvet
Yayın, uzatan ya da sıkıştıran kuvvete zıt yönde uyguladığı kuvvet.
Esneklik sınırı
Yayın kalıcı şekil değiştirmeden eski haline dönebildiği en büyük uzanım; modelin geçerli olduğu aralık.
Bağımsız/bağımlı değişken
Deneyde değiştirilen büyüklük (kuvvet) ve ona bağlı olarak ölçülen büyüklük (uzanım).

Örnek soru

Bir yayın yay sabiti ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? (Yay, esneklik sınırları içindedir.)

  1. Yaya uygulanan kuvvet arttıkça yay sabiti de artar.
  2. Yayın uzanımı arttıkça yay sabiti azalır.
  3. Yay sabiti yayın sertliğini gösterir; birimi N/m dir.
  4. Yay sabiti yayın doğal boyuna eşittir.
  5. Yay sabiti yalnızca asılan cismin kütlesine bağlıdır.

Doğru cevap: C

Çözüm

1. Esneklik sınırları içinde $k = F/x$ sabittir; kuvvet ya da uzanım değişse de $k$ değişmez (A ve B yanlış).
2. $k$, yayın cinsine, malzemesine ve geometrisine bağlıdır; asılan kütleye veya doğal boya bağlı değildir (D ve E yanlış).
3. $k = F/x$ olduğundan birimi N/m dir ve yayın sertliğini gösterir: büyük $k$ sert yay demektir.
Doğru cevap C.

12. Sınıf Fizik: tüm konular