XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI-2006 BİRİNCİ AŞAMA SINAVI

Transkript

1 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI TÜRKİYE BİLİMSEL VE TEKNOLOJİK ARAŞTIRMA KURUMU BİLİM İNSANI DESTEKLEME DAİRE BAŞKANLIĞI XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI-006 BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 6 Mayıs 006, :0-7:00 SINAVIN YAPILDIĞI İL:... ÖĞRENCİNİN ; ADI : SOYADI:... OKULU:... SINIFI:.... HABERLEŞME ADRESİ VE TELEFONU:. SINAVLA İLGİLİ UYARILAR: Bu sınavda topla 5 soru olup er sorunun sadece bir doğru yanıtı vardır. Doğru yanıtınızı, soru kitapçığı üzerindeki şıkkı ve cevap kağıdınızdaki ilgili kutuyu taaen karalayarak işaretleyiniz. Problein çözüünde kullandığınız öneli forülleri ve çözü yolunu, soruların altındaki boş yerlerde anlaşılır bir şekilde gösteriniz. Aksi alde doğru seçeneği işaretleiş olsanız bile o sorudan puan verileyecektir. Herangi bir yardıcı ateryal, esap akinesi ya da üsvedde kağıt kullananız yasaktır. Soru kitapçığındaki boşlukları üsvedde için kullanabilirsiniz. Gerekli olabilecek bazı bilgiler kitapçığın ilk sayfasında veriliştir. Sınav süresince görevlilerle konuşulası, soru sorulası, öğrencilerin birbirinden kale, silgi vb. şeyler isteesi yasaktır. Sınavda kopya çeken, çekeye teşebbüs eden ve kopya verenlerin kilikleri sınav tutanağına yazılacak ve bu kişilerin sınavları geçersiz sayılacaktır. Sınav başladıktan sonraki yarı saat içinde sınav salonundan ayrılak yasaktır. Sınav süresince resili bir kilik belgesini asanızın üzerinde bulundurunuz. Sınav salonundan ayrıladan önce cevap kağıdınızı ve soru kitapçığınızı eksiksiz olarak görevlilere tesli eteyi unutayınız, aksi alde sınavınız geçersiz sayılacaktır.

2 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI BİRİNCİ AŞAMA SINAVINDA VERİLEN BAZI BİLGİLER Yerçekii ivesi g 0 /s sin0 =cos90 =0 π sin0 =cos60 =0,5 Suyun öz ısı kapasitesi C su = cal/g C sin7 =cos5 0,6 Suyun özkütlesi ρ su = g/c sin45 =cos45 = 0,7 Buzun erie öz ısısı=80 cal/g sin5 cos7 0,8 Suyun buarlaşa öz ısısı=540 cal/g sin60 =cos0 = 0,86 Elektrik sabiti k E = 4π ε cos(a±=cosacosb sinasinb sin(a±=sinacosb±cosasinb Küçük θ için; cosθ 0 =9x0 9 N. -.C sin90 =cos0 = sina=sinacosa cosa=cos A-sin A Küçük θ için; sinθ θ

3 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI. Bir neirde akıntı yönünde giden otorlu bir kayık A lianından B lianına sabit ız ile 40 dakikada gitektedir. Bu duruda kayığın otorunun uyguladığı ite kuvveti F dir. Motorun ite kuvveti 9F olursa, kayık aynı yolu aynı yönde 60 dakikada gitektedir. Her duruda kayığa etki eden direniş kuvveti kayığın suya göre ızının karesi ile doğru orantılıdır. Kayık akıntıya karşı yönde areket ederek B den A ya sırası ile önce F ve sonra 9F ite kuvveti ile giderse yolculuk süreleri arasındaki oran nedir? 0 C) 8 D) 5 E). Eği açısı θ olan bir eğik düzlein üzerindeki bir noktadan iki cisi aynı anda fırlatılaktadır. Cisilerden birincisine eğik düzlee paralel olarak aşağıya doğru v ilk ızı, ikincisine ise yatay yönde v ızı veriliştir. Cisiler bir süre sonra çarpıştıklarına göre çarpıştıkları nokta ile atıldıkları nokta arasındaki uzaklık nedir? v v g θ v sin θ g( sin θ) v g sin θ v C) g( sin θ) v D) g( cos θ) E) v tanθ g

4 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 4. Kütlesi olan bir uçak yatayla θ açısı yapan doğru üzerinde avalanaktadır. Havalana anındaki ızı sıfır kabul ediniz. Uçak H yüksekliğine vardığında v ızına saiptir. Uçağın otorlarının uyguladığı ite kuvvetinin uçağın areketi doğrultusundaki bileşeni nedir? g v sin θ + ghcosθ g v sin θ + ghsin θ C) v sin θ gsin θ + gh v cosθ D) gsin θ + gh v E) gsin θ + gh 4. Kütlesi =6 ton olan bir elikopter kütlesi = ton yük ile dikey yukarıya doğru a= /s ive ile yerden arekete geçektedir. Hareketin başlaasından 0 s sonra yükü elikoptere bağlayan alat kopaktadır. Hareketin başlaasından 0 s sonra elikopter yerden kaç etre yüksekte bulunur? C) 600 D) 540 E) 660 a g

5 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 5 5. Yatay sürtünesiz düzle üzerinde eşit böleli bir kutunun içinde kütlesi olan bir cisi, yatay düzlee paralel olarak uygulanan F, F, F ve F 4 kuvvetleri sayesinde şekildeki gibi dengededir. Diğer kuvvetler etki eteye deva ederken sırasıyla sadece (i) F,(ii) F,(iii) F kuvveti kaldırılırsa arekete geçen cisi (i) t, (ii) t, (iii) t süre sonra kutuya çarpaktadır. t :t :t oranı nedir? F F 4 F F 4 : : : : C) : : D) 4 : : E) 4 : :

6 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 6 6. Yatay ve sürtünesiz asa üzerinde yay sabitleri k =00 N/, k =400 N/ olan dört yay, iki ağırlıksız çubuk ve kütlesi =0 kg olan bir cisi şekilde gösterilen sistei oluşturaktadır. Sistee yatay F kuvveti uygulandığında yay sabiti k olan yaylardaki uzaa x =5 c olduğuna göre uygulanan F kuvveti kaç Newton dur? k k k k F C) 40 D) 80 E) Yatay ve sürtüneli asa üzerinde kütleleri k ve olan iki cisi ve aralarında yay sabiti k olan x bir yay bulunaktadır. Cisilerle asa arasındaki sürtüne katsayısı f dir. kütleli cisin sağ f f tarafa doğru areketi bir engel sayesinde engellenektedir. kütleli cisin arekete geçebilesi için, kütleli cisin sağ tarafa doğru en az belirli bir x uzaklığına kadar çekilip serbest bırakılası gerekektedir. Bu x uzaklığı nedir? D) f ( + ) g k f ( ) g k E) f ( + ) g k f ( + ) g k C) f ( + ) g k

7 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 7 8. Yatay ve sürtünesiz düzle üzerinde kütlesi olan bir cisi, durgun alde bulunan ve kütlesi olan bir cise v ızı ile yaklaşaktadır. kütleli cisi düşey bir duvardan l kadar uzakta bulunaktadır. İki cisi arasında esnek çarpışa gerçekleşektedir. İki cisi ikinci kez çarpıştıklarında ise duvardan l uzakta bulunaktadırlar. Buna göre oranı nedir? 5 C) D) E) v l 9. Yatay ve sürtünesiz asa üzerinde ağırlıksız olarak kabul edilebilen bir yaprak kağıt bulunaktadır. Kağıdın üzerinde kütlesi =0 kg olan çubuk yatayla θ=5 açı yapacak şekilde duraktadır. Çubuk ile kağıt arasındaki sürtüne katsayısı f=0,5 tir. Kağıdı çubuğun altından çekebilek için uygulanan yatay kuvvet iniu kaç Newton dur? F g θ f 5 0 C) 0 D) 8 E) 4

8 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 8 0. Bir eğik düzlein alt ucuna üst yüzü düzle olan M kütleli bir araba şekilde gösterildiği gibi konuluştur. Kütle ile eğik düzle arasında ve araba tekerlekleri ile zein arasında sürtüne yoktur. kütleli bir cisi eğik düzle üzerinde yüksekliğinden serbest bırakıldığında arabanın orta noktasına gelip duraktadır. Cisi eğik düzle üzerinde angi yükseklikten bırakılırsa arabanın en sağ ucuna kadar gidip orada durur? g M 4M M + M + M C) D) 4 E) içbiri. Özkütleleri ρ =,4 gr/c ve ρ =0,8 gr/c olan birbiriyle karışayan iki sıvı, oluk izasına kadar dolu bir kabın içinde şekildeki gibi bulunaktadır. Bu duruda kabın dibindeki basınç P dir. Kabın içine kesit alanı kabın kesit alanına een een eşit olan bir cisi bırakılıyor. Bu cisin ortasında sıvının geçesine izin veren küçük bir delik ve alt tarafında çok küçük çıkıntılar bulunakta olup kalınlığı den küçüktür. Cisi dibe P ulaştığında kabın dibindeki sıvı basıncı olaktadır. Cisin 0 kütlesi kapta başlangıçta bulunan topla sıvı kütlesinin ¼ ü kadar ise, cisin öz kütlesi kaç gr/c tür? 6,0 9, C) 6,8 D) 5,6 E) 8,0 S ρ ρ S

9 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 9. Bir silindir içinde özdeş V 0 acili iki kapalı bölede P 0 basıncında ve T 0 sıcaklığında eşit iktarlarda gaz bulunaktadır. İki böle arasına bir tıpa yerleştiriliştir. P0 Bu tıpa, iki taraf arasında en az ΔP= basınç farkı 8 P0 V0 P0 V0 olduğunda açılaktadır. Sadece soldaki kabın sol yüzeyi areketli bir pistondur. Piston sola doğru yavaşça areket ettiriliyor. Tıpa açıldığında piston durduruluyor. Kaplarda oluşan yeni basınç kaç P 0 dır? Tü prosesler izoteraldir (sıcaklık değişeektedir) C) 5 7 D) 8 0 E). Uzunluğu 5l olan kapalı bir tüpün içinde T T sürtünesiz olarak areket edebilen bir piston bulunaktadır. Bu piston başlangıçta tüpü : l l oranında bölekte olup bu duruda bölelerdeki basınçlar eşittir. Sol bölede bulunan gazın ilk sıcaklığı T =T, sağ bölede bulunan gazın ilk sıcaklığı T =T dir. Piston sayesinde iki böle arasında ısı alışverişi bittiğinde pistonun yer değiştiresi kaç l olur? C) D) E)

10 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 0 4. V acinde bulunan n ol tek atolu bir gazın ilk sıcaklığı 77 C dir. İlk basınç P 0 olup bu değer düzgün olarak 5 dakikada P 0 değerine kadar düşektedir. Proses iki etapta gerçekleşektedir. İlk 6 dakikada sıcaklık düzgün azaltılakta, daa sonra ulaşılan sıcaklık sabit tutularak bir popa vasıtası ile kap içindeki gaz eilektedir. Gazın son ol sayısı kaç n dir? P P0 P0 6 5 t(dak) 5 4 C) 5 D) 5 8 E) 7 5. Sıcaklığı 0 C, kütlesi olan katı cisile aynı addenin eşit kütleli 50 C deki sıvı ali kapalı bir kabın içinde bulunaktadır. Bu addenin sıvı alinin öz ısı kapasitesi c, katı alinin ise c dir. Bu duruda katı cisin een een taaı eriektedir. Aynı addenin 0 C deki katı alinden kadar kütle, 50 C deki sıvı alinden kadar kütle ile birlikte kapalı bir kabın içine konulursa; siste dengeye geldiğinde kapta kütlece %0 katı ve %70 sıvı olduğu gözlenektedir. Bu addenin erie sıcaklığı kaç C dir? 0 C) 8 D) 6 E) 4

11 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 6. Eşit iktarda su ile buz, kapalı bir kabın içinde 0 C de bulunaktadır. Kap ise sıcaklığı 0 C olan bir ortadadır. Bir ısıtıcı sayesinde buz 40 dakikada taaen eriektedir. Kabın içindeki suyun sıcaklığını 0 C den C ye çıkarak için kaç dakika gereklidir? Not: Isı kaybı, orta ile sistein sıcaklıkların arasındaki fark ile doğru orantılıdır. 0,5 C),5 D) E),5 7. Bir karenin köşelerinde bulunan yükleri q ve kütleleri olan dört özdeş yük, yalıtkan ve sürtünesiz bir düzle üzerinde birbirine uzunluğu l olan iplerle şekildeki gibi bağlıdır. İplerden birisi kesilirse yüklerden erangi birisinin kazanacağı aksiu ız nedir? D) ( -)q 4πε.4l 0 ( - )q 4πε.4l 0 E) ( -)q 4πε.6l 0 ( -)q 4πε.l 0 C) ( -)q 4πε.4l 0 q q l l q l l q

12 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 8. Kenar uzunluğu a, köşe noktalarının erkezden uzaklığı b olan düzgün bir beşgenin köşe noktalarına eşit q yükleri yerleştiriliştir. Bu beşgenin erkezinden düşey yukarı yönde yüksekliğindeki P noktasındaki elektrik alanının düşey bileşeni ne kadardır? P 5kq / ( + b ) 5kq ( + b ) D) / kq / ( + b ) kq ( + b ) E) / 5kq C) 5 / ( + b ) q b q q q O q a 9. Paralel levalı bir kondansatör bir üretece bağlanıp, belirli potansiyel farkı altında yüklenip sonra üreteçten ayrılıyor. Kondansatörün plakaları areketli olup eşit kütlelidir. Bunlar sürtünesiz ve yalıtkan olan bir taban üzerinde bulunaktadır. Plakalardan birisi serbest bırakılıyor. Bu plaka, plakalar arasındaki ilk uzaklığın yarısına geldiğinde diğer plaka da serbest bırakılıyor. Plakalar arasındaki tü etkileşeler bittiğinde açığa çıkan ısı ilk potansiyel enerjinin ne kadarıdır? 4 C) 4 D) 8 E)

13 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 0. E..k. sı ε olan ideal bir üretece seri olarak iki özdeş R direnci bağlıdır. Dirençlerden birisine iç direnci R V olan bir voltetre bağlıdır. Bu duruda voltetre U değeri gösterektedir. Voltetre K ve L noktaları arasına bağlanırsa gösterdiği değer ne olur? εu ε - U εu ε - U C) εu ε - U D) εu ε - U E) εu ε - U R + - ε R V K L. Şekilde gösterilen elektrik devresinde U=0 V, R =0 kω, R =5 kω olup başlangıçta K anatarı açık ve C kondansatörü yüksüz (boş) durudadır. Anatar kapalı durua getirilip kondansatör aksiu değerine kadar taaen yüklenekte ve sonra anatar tekrar açılaktadır. Anatar kapatıldıktan (i) een sonra, (ii) çok uzun bir süre sonra ve (iii) tekrar açıldıktan een sonra aperetrenin gösterdiği değerler sırası ile ne kadar olur? A; 0; A 9 A; 0; 9 A C) 0; 9 A; 9 A D) 0; A; A E) A; 0; 0 R - + U K R C A

14 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 4. Yüklü bir parçacık, oojen ve sabit olan bir B anyetik alanı içinde düzgün dairesel areket yapaktadır. Parçacık areket ettiği yörüngenin dörtte birini taradığında ortalaa vektörel ızın büyüklüğü v, parçacık areket ettiği yörüngenin v yarısını taradığında ortalaa vektörel ızın büyüklüğü v ise oranı nedir? v C) D) E) 4 4. Odak uzaklığı f olan yakınsak bir ercekten nf uzaklıkta kalınlığı f ve kırıcılık indisi n olan bir paralel yüzlü ca leva bulunaktadır. Levaya yüksekliği H olan bir cisi yaslanıştır. Bu cisin görüntüsünün yüksekliği olup = H n + olarak verilektedir. n nin değeri nedir? H f n nf F f f f F,4,6 C),8 D) E),

15 XIV. ULUSAL FİZİK OLİMPİYATI 006 / BİRİNCİ AŞAMA SINAVI 5 4. Şeffaf plastikten yapılış yarı silindirin kırıcılık indisi n, yarıçapı ise R dir. İnce bir lazer deeti optik eksenden d kadar yükseklikte ve düzle yüzeye dik olarak gelektedir. Işığın yarı silindirin diğer yüzünden dışarı çıkası duruunda ekseni kestiği B noktasının O noktasına uzaklığının olası en küçük değeri ne kadardır? lazer d O n R A B R n n nr n C) nr n D) n R R E) n 5. Odak uzaklığı f olan bir ince ıraksak erceğin L kadar sağına bir düzle ayna konuluştur. Aynanın x kadar solunda bir cisi vardır. Cisiden erceğe doğrudan giden ışınlar engelleniştir. Bu duruda cisin siste tarafından oluşturulan görüntüsü cisile aynı noktada bulunaktadır. Merceğin odak uzaklığı f nedir? Iraksak ercek cisi x Düzle ayna C) ( L x) x L x x D) ( L + x) x L x x ( L x) E) x L