HARRAN ÜNIVERSITESI EĞITIM FAKÜLTESI 2. DÖNEM VIZE SINAVI

Transkript

1 HARRAN ÜNIVERSITESI EĞITIM FAKÜLTESI 2. DÖNEM VIZE SINAVI Soru1) 3 cm kenar uzunluklu sekiz dolu plastik küp aşağıdaki şekildeki gibi birbirine yapıştırılıyorlar. (a) Cisimlerin düzgün hacimsel yük yoğunluğu 400nC/m 3 ise cisimlerin her birinde yük ne kadardır? (b) Cisimlerin açıkta bulunan lerinde düzgün sel yük yoğunluğu 15nC/m 2 ise cisimlerin her birinde yük ne kadardır? Soru 2) Aşağıdaki şekilde aralarında küçük bir uzaklık bulunan iki nokta yükün elektrik alan çizgileri iki nokta yükün elektrik alan çizgileri görülmektedir. (a) q 1 /q 2 oranını bulunuz. (b) q 1 ve q 2 nin işaretlerini bulunuz ve nedenini açıklayınız. Soru 3 ) m kütleli q yüklü iki özdeş boncuk, sürtünmesiz iletken olmayan duvarlı R yarıçaplı yarıküresel bir çanağa konulduğunda aralarında R uzaklık oluncaya dek hareket ediyorlar. Her bir boncuğun yükünü bulunuz.

2 Soru 4 ) (a) Elektronun 200N/C düzgün elektrik alanında, hareketi boyunca sahip olduğu ivme nedir? (b) Eğer L= 0.1m ise elektronun elektrik alanı yatayda ne kadar zamanda geçtiğini bulunuz. (c) Elektrik alanındayken elektronun y düşey yerdeğiştirmesi ne kadardır? (m_elektron=9.11x10-31 kg, V_ilk=3x10 6 m/s, q_elektron=-1.6x10-19 C) Soru 5 ) Aşağıdaki cismde seçili eş parçalarının sahip olduğu elektriksel akıların büyüklüklerini sıralayınız ve nedenini formülle açıklayınız.

3 Soru 6) Şekildeki nokta yükü çevreleyen kapalı lerden geçen elektrik akılarını büyüklükçe sıralayınız ve nedenini formülle belirtiniz. Soru 7 ) Şekildeki a yarıçaplı kürenin içindeki bir noktadaki elektrik alanı veren formülsel ifade nedir? Soru 8 ) Aşağıdaki sadece 4 cismin rampanın aşağısına iniş sürelerini bulup, sıralayınız ve nedenini açıklayınız. I (katı küre)= 2/5 MR 2, I (katı silindir)= 1/2 MR 2, I (ince duvarlı içi boş silindir)= MR 2, I (içi boş küre)= 2/3 MR 2 NOT: 7. Ve 8. Sorular 15puan, diğerleri 10puandır. Derleyen: Yrd. Doç.Dr. ilker Can Çelik Harran Üniversitesi Fizik Bölümü

4 CEVAP ANAHTARI Cevap 1) Her biri için toplam yük= Her küp aynı hacime sahip olacaktır, Yüzeyleri 9cm 2 olan toplam sayılarını bulmamız gerekmektedir. Cevap 2) Q 1 negatifken, q 2 pozitiftir. Elektrik alan çizgilerinin yönü bunu belirler. Cevap 3 )

5 Cevap 4) (a) (b) (c) Cevap 5 ) ϕ=e.a.cosθ ise, kosinüs değerinin pozitif olduğu 1. bölgede akı en büyük, sıfır olduğu 2. bölgede akı sıfır ve negatif olduğu 3. bölgede akı negatif çıkar. Akı skaler bir büyüklüktür. ϕ 1 pozitif > ϕ 2 sıfır > ϕ 3 negatif Cevap 6) Hepsi aynıdır. Çünkü elektriksel akı, onu saran Gauss şeklinden bağımsızdır. ϕ = q iç / ε o skaler değerinden ibaret olan akı formülündende görüleceği gibi elektriksel akı sadece yükü saran Gauss inin içindeki yük miktarına bağlıdır. Her içindeki yük aynı olduğundan sabit olan ε o değeri cevabı etkilemez. Cevap 7)

6 Cevap 8 ) Mekanik enerjinin korunumu uygularsak, Yalnız, burada dikkat edilmesi gereken husus, K 2 kinetik enerjisinin aslında hem öteleme hem de dönme kinetik enerjisinin toplamı olduğunu bilmektir. Çünkü cisimler sadece ötelenmezken, dönerek aşağıya ulaşmışlardır. Genel olarak dönme kinetik enerjisi K 2 (dönme)= ½ x I x ω 2 = ½ x I x ( / ʋ R) 2 olarak yazılmaktadır. Buradaki I= eylemsizlik momenti olup, genel olarak I=c x (½.M.R 2 ) şeklinde yazılabilir. C bir katsayı olup, seçilen şekle göre değişecektir. Zaten soruda da eylemsizlik momentinin verilen değerlerinden C katsayıları bulunabilir. I (katı küre)= 2/5 MR 2, I (katı silindir)= 1/2 MR 2, I (ince duvarlı içi boş silindir)= MR 2, I (içi boş küre)= 2/3 MR 2 ise C katsayılarının sırasıyla c 1 =2/5, c 2 =1/2, c 3 =1, c 4 =2/3 olduğu aşikardır. Buradan da, c katsayısı büyük olanın öteleme hızının en az olacağı bulunur. C si en az olan cismin dönmeye az enerji harcarken, ötelemeye yani verilen mesafeyi katetmeye daha çok enerjisi olacaktır. Yani, çabucak yarışı önde bitirecektir. Sonuç olarak cevap: katı küre, katı silindir, içi boş küre, ince duvarlı içi boş silindir cisimleri bu sıraya göre yarışı ilkten sona doğru bitirmiş olur.