Fizik I · 10. Ünite: Dönme Hareketi

Açısal Nicelikler

Bir sabit eksen etrafında dönen katı cismin her noktası farklı bir yol çizer ve farklı bir hızla hareket eder; buna karşın tüm noktaların açısal konumu, açısal hızı ve açısal ivmesi ortaktır. Bu konuda dönme hareketini tek bir açı değişkeniyle tarif etmeyi, açısal nicelikleri ($\theta$, $\omega$, $\alpha$) çizgisel niceliklere ($s$, $v$, $a_t$, $a_c$) bağlamayı öğrenir ve dönen bir cismin herhangi bir noktasının hızını ve ivmesini hesaplarsınız.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. Bağlam: Neden Açıyla Tarif Ederiz?

  2. Açısal Konum ve Radyan

  3. Açısal Hız ve Açısal İvme

  4. Açısal ve Çizgisel Niceliklerin İlişkisi (Türetme)

  5. Çözümlü Örnekler

  6. Grafik ve Tablo Yorumu, Simülasyonla Keşif

  7. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları

  8. Bağlantılar ve Özet

Anahtar terimler

Açısal konum (angular position)
Cismin üzerindeki bir noktanın konum vektörünün referans doğrusuyla yaptığı açı; radyan cinsinden, saat yönünün tersi pozitif.
Radyan (radian)
Yay uzunluğunun yarıçapa oranı olarak tanımlanan boyutsuz açı birimi; $2\pi$ rad bir tam turdur.
Açısal hız (angular velocity)
Açısal konumun zamana göre türevi, $\omega = d\theta/dt$; birimi rad/s.
Açısal ivme (angular acceleration)
Açısal hızın zamana göre türevi, $\alpha = d\omega/dt$; birimi rad/s².
Teğetsel hız
Dönen cisim üzerindeki noktanın çembere teğet çizgisel hızı, $v = \omega r$.
Teğetsel ivme
Hız büyüklüğündeki değişimi veren, çembere teğet ivme bileşeni, $a_t = \alpha r$.
Merkezcil ivme (centripetal acceleration)
Hızın yönündeki değişimden doğan ve merkeze yönelen ivme bileşeni, $a_c = \omega^2 r = v^2/r$.
Katı cisim (rigid body)
Noktaları arasındaki uzaklıkların değişmediği ideal cisim; tüm noktaları aynı $\omega$ ve $\alpha$ değerlerine sahiptir.

Örnek soru

Bir çamaşır makinesinin tamburu $120$ dev/dk ile dönüyor. Açısal hızı yaklaşık kaç rad/s'dir?

  1. $2{,}0$
  2. $4{,}0$
  3. $12{,}6$
  4. $120$
  5. $754$

Doğru cevap: C

Çözüm

1. Dev/dk değeri önce devir/saniyeye çevrilir: $120/60 = 2\ \text{Hz}$.
2. $\omega = 2\pi f = 2\pi \times 2 = 4\pi \approx$ $12{,}6\ \text{rad/s}$.
Çeldiriciler: $2{,}0$ yalnızca frekanstır ($2\pi$ çarpanı unutulmuş), $4{,}0$ ise $2\pi$ yerine $2$ ile çarpmanın sonucudur, $120$ hiç dönüştürülmemiş değerdir ve $754$ ise dakikayı saniyeye çevirmek yerine $2\pi\cdot120$ almaktır.

Fizik I: tüm konular