T.C. İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ TEMEL FİZİK I DENEYLERİ

Transkript

1 T.C. İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ TEMEL FİZİK I DENEYLERİ 2017

2

3 DENEY İSİMLERİ GÜZ YARIYILI SERBEST DÜŞME.1 EĞİK ATIŞ.5 HOOKE YASASI.13 EYLEMSİZLİK MOMENTİ VE AÇISAL İVME NEWTON YASASI...25

4

5 ADI, SOYADI : NO: BÖLÜM: DENEY TARİH ONAY

6

7 SERBEST DÜŞME Amaç 1) Serbest düşen bir cisim için düşüş yüksekliği ile düşüş zamanı arasındaki ilişkiyi [ h= f(t)] incelemek. 2) Yerçekimi ivmesini belirlemek Teori Yerden belirli bir H yüksekliğinde olan bir cismin ilk hızı sıfır olacak şekilde serbest bırakılırsa yerçekimi alanının etkisi ile yer yüzüne doğru g sabit ivmesi ile düzgün hızlanarak düşer, cismin yaptığı bu hareket serbest düşme olarak adlandırılır. Koordinat sisteminde y eksenini hareketin doğrusu olarak alarak, ve aşağıdaki tek boyutlu hareket denklemini çözerek m d2 h(t) dt2 = mg (1) h(0) = 0 and dh(0) dt = 0 başlangıç değerlerini elde ederiz. y eksenindeki yer değiştirme h, zamanın fonksiyonu olarak alınırsa, h(t) = 1 2 gt2 (2) elde edilir. Mekanik enerjinin korunumundan. mgh = 1 2 mv2 (3) yükseklik ile hız arasındaki bağıntı elde edilir. 1

8 DENEY DÜZENEĞİ VE İŞLEYİŞİ 1) Deney düzeneği şekilde görüldüğü gibi kurulur. İletken bir bilye, serbest bırakma mekanizmasına sıkıştırır. Bu durumda devreden akım geçmez. 2) Devreyi durduran sensörün konumu sabitlenir ve serbest bırakma mekanizması belirli yüksekliklere ayarlanır. Serbest bırakma mekanizmasının yüksekliği her denemeden sonra arttırılır. 3) Düşme yüksekliğini etkin olarak belirleyebilmek için bilyenin çapının da dikkate alınması gerekir. Şekil 1: Deney düzeneği 2

9 Deney ve Sonuçlar Düşme yüksekliğini değiştirerek, düşüş zamanını (t) ve bilyenin sensörden geçiş zamanını ( t) ölçün. h(m) t (s) t 2 t (s) V(m/s) V 2 (m 2 /s 2 ) V = x t x : Bilyenin çapı Yukarıdaki tabloyu kullanarak; 1) h= f(t) grafiğini çiziniz. 2) h= f(t 2 ) grafiğini çiziniz. 3) h= f(v 2 ) grafiğini çiziniz. 4) Yerçekimi ivmesinin 2. Ve 3. Grafikleri kullanarak bulun, her ikisi için de yüzdelik hatayı hesaplayın. 5) Mekanik enerjinin gerçekten korunup korunmadığını gösteriniz ve sebebini açıklayınız. 6) Cisimler neden düşer? Bir cisim üzerine etki eden net kuvvet nedir? 7) Uzayın her yerinde yerçekim ivmesi aynımıdır? Açıklayınız. 8) Newton kanunları nelerdir? 9) İki gezegen arasındaki çekim kuvvetini göstermek için hangi formül kullanılır? 10) Düşme yüksekliği ile düşme zamanı arasında nasıl bir ilişki vardır? Açıklayınız. 3

10 4

11 Amaç: Eğik atış hareketi yapan bir cismin EĞİK ATIŞ 1) eğim açısına bağlı olarak menzilini belirlemek. 2) eğim açısına bağlı olarak çıkacağı maksimum yüksekliği belirlemek. 3) başlangıç hızına bağlı olarak menzilini belirlemek. Teori Kütlesi m olan bir cisim sabit bir yerçekimi alanında hareket ediyorsa, bu hareket bir düzlem içerisindedir. Çelik bir top yatay olarak farklı hız ve açılarda bir yay vasıtasıyla fırlatılmaktadır. İzdüşüm menzili, yüksekliği, eğim açısı ve ateşleme hızı arasındaki ilişki belirlenmiştir. 2-boyutta hareketin ilginç bir uygulaması bir cismin belirli hız vektörüne sahip belirli hız ve açıda havaya doğru fırlatıldığı zaman gerçekleşen eğik atış hareketidir. Bu problem fizikte diğer birçok formla aynıdır(düzgün bir elektrik alanda yüklü parçacığın yayılımı gibi) dolayısıyla ona biraz dikkat edilmelidir. Eğer m kütleli bir cisim sabit yerçekim alanında hareket ederse(yerçekimi kuvveti m.g ), hareket bir düzleme yayılır. Şekil 1: Noktasal parçacığın yerçekimi kuvveti etkisindeki iki boyutlu hareketi Yerçekim kuvveti etkisi altında noktasal bir kütlenin hareketi, eğer koordinat sistemi x-y düzleminde ve aşağıdaki vektörler kullanılıyorsa, hareket denklemi, çözülür, bu durumda başlangıç koşulları, r = (x, y)and g = (0, g) m d2 r (t) = mg dt2 5

12 r(0)=0 v (0) = (v o cos, v o sin ) zamanın fonksiyonu olarak koordinatları elde ederiz, t: x(t)=(v o cos )t y(t) = (v o sin )t g 2 t2 İzdüşümün maksimum yüksekliği h, izdüşüm açısının fonksiyonu olarak, h = v o 2 2g sin2 maksimum menzil, x: Deney Düzeneği ve İşleyişi x = v o 2 g sin2 Düzenek: Balistik sarkaç, kayıt defteri, 1 rulo, 25m, çelik top, iki katmanlı platform, l= 1000 mm, namlu tabanı, hız ölçme cihazı Bir bilye, çelik bir yay ile farklı hız ve açılarla fırlatılır. Hareketin menzili, yüksekliği, eğim açısı ve atış hızı arasındaki ilişkiler belirlenir. Bu ilişkileri belirlemek için: 1) Deney düzeneği Şekil 2 de görüldüğü gibi ayarlanır. Skala 90 ye ayarlanır ve bilye yukarı doğru fırlatılıp elle yakalanır. Destek tabanı tam dik bir atış elde edene kadar vidalar yardımıyla ayarlanır. 6

13 Şekil 2: Deney düzeneği. Eğik atış deneyinde menzilin ölçülmesi 2) Menzili belirlemek için ikinci bir destek düzlemi kullanılır. Bilyenin vuruş noktalarını işaretleyebilmek için deney tezgahının üzerine şerit biçiminde karbon kağıdı yapıştırılır. Bu yöntem uzun menzillerin ölçülmesi ve vuruş noktalarının keçeli kalemle işaretlenmesi için iyi bir yöntemdir. Deney boyunca her atıştan sonra atış noktasından itibaren mesafe ölçülür. Atış yayının üçüncü gerilme konumu için, 0 ve 90 dereceler arasında beş atış yapın. Açıların 45 dereceden büyük ve küçük olarak seçilmesi tavsiye edilir. Bulduğunuz değerleri Tablo1' e işleyiniz. 3) Atış hareketinin yüksekliğini ölçmek için, bir metre atış düzlemine paralel olarak hareket ettirilebilecek şekilde ve dik konumda yerleştirilir. Atış hareketinin yüksekliği metreden okunarak belirlenebilir. Atış yayının üçüncü gerilme konumu için, farklı açılarda beş atış yapın. Aynı şekilde, açıların bazılarının 45 dereceden büyük olması bazılarının da küçük olması tavsiye edilir. Bulduğunuz değerleri Tablo2' ye işleyiniz. 4) Bilyenin üç farklı yay gerilimlerindeki ilk hızları, 0.01 ms hassasiyetinde dijital sayıcı kullanarak belirlenebilir. Bilyenin sensörün içinden geçerken aldığı mesafe ( s) 2 cm dir. 7

14 Deney ve Sonuçlar a) Üçüncü gerilme konumunda her açı değeri için menzili ölçünüz. Ve s = f(sin2 ) grafiğini çiziniz. b) Üçüncü gerilme konumunda, her açı değeri için atış hareketinin maksimum yüksekliğini ölçünüz. Ve h = f(sin 2 ) grafiğini çiziniz. 1. Başlangıç ünitesinin birinci seviyesi için açıyı 15 o ye ayarlayınız. 2. Çelik top kullanınız. 3. Topu fırlatınız ve ilk hızı ve menzili Tablo1 e kaydediniz. Açıyı sırasıyla 30 o, 45 o ve 60 o ayarlayınız ve ilk hız ve menzili Tablo1 e kaydediniz. 15 o 30 o 45 o 60 o vo(m/s) s (m) Tablo1. Başlangıç ünitesinin ilk seviyesi 4.Başlangıç ünitesinin ikinci ve üçüncü seviyesi için adım 3 ü tekrarlayınız. Tablo2 ve Tablo3 e değerleri kaydediniz. 15 o 30 o 45 o 60 o vo(m/s) s (m) Tablo2. Başlangıç ünitesinin ikinci seviyesi 15 o 30 o 45 o 60 o vo(m/s) s (m) Tablo3. Başlangıç ünitesinin üçüncü seviyesi 5. Tahta top kullanınız ve 60 o için deneyi tekrarlayınız. Birinci seviye vo(m/s) s (m) Tablo4. Tahta top ve 60 o için. İkinci seviye Üçüncü seviye 8

15 6. Başlangıç ünitesinin birinci seviyesi için maksimum yükseklik ve menzili hesaplayınız ve onları Tablo5 e kaydediniz. s_15 o = s_30 o = s_45 o = s_60 o =

16 h_15 o = h_30 o = h_45 o = h_60 o =

17 15 o 30 o 45 o 60 o vo(m/s) s (m) h (m) Tablo5. Birinci seviye için hesaplanan değerler. 7. Birinci seviye için s(m)- (derece) grafiğini çiziniz. Ekteki grafik kağıdını kullanınız. 8. Birinci seviye için h(m)- (derece) grafiğini çiziniz. Ekteki grafik kağıdını kullanınız. 9. Birinci seviye için menzildeki hata yüzdesini hesaplayınız ve tabloya onları kaydediniz. Hata yüzdeleri; s_15 o = s_30 o = s_45 o =

18 s_60 o = o 30 o 45 o 60 o s(m) ölçülen s(m) hesaplanan s nin hatası Tablo 6. Birinci seviye için hesaplanan ve ölçülen değerler 12

19 HOOKE YASASI Amaç: Bu deneyin amacı yay için Hooke yasasının geçerliliğini test etmek, yüklü titreşen yay ile basit harmonik hareketin karakteristiklerinin den bazılarını çalışmak ve yay üzerinde askıda olan kütlenin periyodunun nasıl ölçüleceğini öğrenmektir. Teori: Farklı yüklerle oluşturulan gerilimin ölçüsü yayın elastikliğini test eder. Yaya bir kuvvet uygulandığı zaman geri çağırıcı kuvvet üretilir. Geri çağırıcı kuvvet denge konumundan titreşen yükün yerdeğiştirmesi ile orantılıdır.kuvvet ile yerdeğiştirme arasındaki ilişki F=-kx. Kuvvet yerdeğiştirmeye ters yöndedir. k sabiti yayın kuvvet sabiti olarak bilinir. Kuvvet Newton biriminde ifade edilir. Tam bir titreşim için geçen süreye periyot denir. T = 2π m k (1) ile ifade edilir. Burada T; saniye biriminde periyot, k; metre başına newton ile ifade edilen yayın kuvvet sabiti ve m; yükün kilogram biriminde kütlesidir. Eğer yayın kütlesi yükten çok daha küçük değil ise, sistemin eşdeğer kütlesini elde etmek için yayın kütlesinin üçte biri askıdaki cismin kütlesine eklenmelidir. Not: Prosedürde belirtilenden daha büyük kütle kesinlikle kullanmayınız. Şekil 1. 13

20 Deney seti: Üç adet yay( ince, orta ve kalın tiplerde), kalın yaylar için kg kütleler, ince yaylar için kg kütleler, kütle tutucu(0.02 kg kütleli), ağırlık skalası, 100 cm destek çubuğu, 50 cm destek çubuğu, 1 m çubuk ve grafik kağıdı, 2 adet yardımcı gösterge, 1 adet tezgah sabitleyici, 1 adet masa sabitleyici ve 1 adet kronometre Deneyin yapılışı 1. Şekil 1 deki gibi yayı kurunuz. 2. Her yayın uzunluğunu ölçünüz. Lkalın=... Lince= Kalın yay üzerine m1= 0.17 kg kütle asınız ve L1 =... uzama miktarını kaydediniz. 4. Askıdaki 0.17 kg yayın denge konumundan 2 cm yerdeğiştirmesine neden olur tam titreşim için zamanı kaydediniz ve T1=... periyodunu hesaplayınız. 6. Kalın yay için 0.27 kg ve 0.32 kg kütleleri ile 3,4 ve 5 numaralı adımları tekrarlayınız. m2= 0.27 kg L2=... T2=... m3= 0.32 kg L3=... T3= İnce yaylar için 3,4,5 ve 6 numaralı adımları tekrarlayınız. m1= 0.12 kg L1=... T1=... m2= 0.17 kg L2=... T2=... m3= 0.22 kg L3=... T3= Uygulanan F1 kuvvetini hesaplayınız ve Tablo1' e kaydediniz kg F1= kg F1= kg F2= kg F2= kg F3= kg F3= Her yay için kav ve Fi/ Li bağıntısını kullanarak k yı hesaplayınız. KALIN YAY: k1=... k2=... k3=... kav=... İNCE YAY: k1=... k2=... k3=... kav=... 14

21 10. Sonuçları Tablo1 e kaydediniz. Yayın Kütle Kuvvet Yay Uzama Fi/ Li Periyot Ti 2 (s 2 ) tipi mi(kg) Fi (N) uzunluğu miktarı (N/m) Ti (s.) Li (m) Li (m) Kalın 0.17 Kalın 0.27 Kalın 0.32 İnce 0.12 İnce 0.17 İnce Her kütle için periyodu T = 2π m k bağıntısını kullanarak hesaplayınız. T nin hesabında kav değerini kullanınız. KALIN YAY: İNCE YAY: T1=... T2=... T3=... T1=... T2=... T3= %E R = % T T formül = ( T deneysel T formül T formül x100) % bağıntısını kullanarak her kütlenin periyodunun bağıl hatasını belirleyiniz. KALIN YAY: %E1=... %E2=... %E3= Kütleleri mi ve Ti 2 deneysel değerini kullanarak kalın yay için grafik çiziniz ve kalın yay için yay sabitini hesaplayınız. KALIN YAY: Grafiğin eğimi=... kgrafik=... 15

22 numaralı adımda elde edilen kav ile grafikten elde edilen sonucu karşılaştırınız ve hatayı bulunuz. %E = % k k formül = ( k grafik k formül k formül x100) % KALIN YAY: %E= Şekil2 deki gibi ince ve kalın yayları birbirine bağlayınız. Şekil 2. Şekil kg kütlenin neden olduğu L=... uzama miktarını ölçünüz ve k nın eşdeğer değerini deneysel olarak hesaplayınız. k denklem = F L = k denklem = 1 k k 2 veya k denklem = k 1k 2 k 1 +k 2 =... formülünü kullanarak kdenklem değerini hesaplayınız. 18. % k k deneysel = ( k deneysel k formül k formül x100) % = kformül denklemden elde edilen eş değer yay sabitidir. 19. Şekil 3 deki gibi paralel olarak ince ve kalın yayları bağlayınız. 16

23 kg kütlenin neden olduğu L=... uzama miktarını ölçünüz ve k nın eşdeğer değerini deneysel olarak hesaplayınız. k denklem = F =... L 21. k denklem = k 1 + k 2 =... formülünü kullanarak yay sabitinin eşdeğer değerini hesaplayınız. 17

24 18

25 Amaç Açısal ivme yardımıyla 1) diskin 2) metal çubuğun 3) noktasal kütlenin EYLEMSİZLİK MOMENTİ VE AÇISAL İVME Eylemsizlik momentlerinin, kütlelerine ve dönme eksenlerinden uzaklıklarına bağlı fonksiyonu olduğunun tesbiti. Teori Merkezi, cisimlerinağırlık merkezinde olan sabit koordinat eksenindeki katı cisimlerin L açısal momenti ile ona etki eden moment, τ arasındaki bağıntı dir. τ = d dt L (1) Bu durumda, w temel eylemsizlik ekseninde yani z-ekseni yönünde yönelmiştir, kısaca L' nin sadece bir bileşeni vardır: Lz= Iz.w (2) Burada Iz cismin temel eylemsizlik momentinin z bileşenidir. Bu şartlarda, (1) denklemi F kuvvetinin momenti (bkz. Şekil 1) dir, ve r F şartı için: τ z = I z dw dt (3) τ = r xf (4) Şekil 1: Dönen diske etkiyen yerçekimi kuvvetinin momenti τ = r x m. g (5) 19

26 olarak yazabiliriz. Sonuç olarak hareketin denklemi aşağıdaki gibi oluşturulur. buradan da m. g. r = I z dw dt = I z. α (6) I z = m. g. r α elde edilebilir. Eğer sistem birden fazla cisimden oluşmuşsa, sistemin eylemsizlik momenti (7) cisimlerin ayrı ayrı eylemsizlik momentlerinin toplamına eşittir. I sistem = ΣI z (8) Deney Düzeneği ve İşleyişi Şekil 2 deki hazırlanmış deney düzeneğinde, dönmenin olduğu mil yatağında hava pompası çalıştırılarak sürtünmesiz ortam hazırlanır ve sacayağı ayarlanabilir ayakları yardımıyla yatay yönelim sağlanır. Elektriksel bağlantılar dönüş periyodunu ölçecek şekilde ayarlanmalıdır. Makaranın üst kesimi dönen plaka ile yatayda aynı seviyede olacak şekilde hazırlanır. Açısal ivme farklı açısal hızlar arasındaki değişim ile hesaplanır. Şekil 2: Cisimlerin eylemsizlik momentlerini tesbit için kullanılan deney düzeneği Deneyde ki kablo bağlantıları Şekil 3 de görüldüğü gibi olmalıdır. Her bir durum için, ışık bariyerinin yeri değiştirilmeden, ölçümler durdurma düğmesi basılı konumda ve basılı 20

27 olmaksızın yapılmalıdır. Bu yolla ışıklı bariyere ulaşması için gereken süreler (t1 bariyere giriş ve t2 bariyerden çıkış zamanları) elde edilmiş olur, w (t 1 + t 2 ) = t ve t2=t1+ t den, t yani göstergecin bariyer içinde kalma süresi bulunur. Eğer göstergeç açı aralığında yerleşmişse, diğer ölçümlerde yeri değiştirilebilir. Not: Mil iğnesi, eylemsizlik momentinin teorik hesaplamalarında işlemlere katılmamıştır, çünkü ağırlığı 48 gr ve sahip olduğu eylemsizlik momenti yalnızca 4, kgm 2 dir. Destek yüzeyi ve çubuk, gösterge ile kütle her yerde aynı olacak şekilde dengelenmiştir. (9) Şekil 3: Sayacın bağlantıları Deney ve Sonuçlar Denklem (2) yi kullanarak, diskin, metal çubuğun ve noktasal kütlenin eylemsizlik momentlerini hesaplayınız. Bu eşitliğin sonucu her nesne için deneysel eylemsizlik momentlerini verir. Aşağıdaki eşitlikleri kullanarak, teorik eylemsizlik momentlerini hesaplayıp, deneysel değerlerle karşılaştırınız. 1) Yarıçapı r ve kütlesi m olan disk için eylemsizlik momenti I z = 1 m. 2 r2 (10) eşitliğinden bulunur. Yarıçapı ve kütlesi sırasıyla r= m ve m= kg olan diskin eylemsizlik momenti aşağıdaki değer olarak bulunur. Iz= 12, kgm 2 2) Uzunluğu L ve kütlesi m olan uzun çubuğun eylemsizlik momenti 21

28 I z = 1 m. 2 L2 (11) eşitliğinden bulunur. Kütlesi ve uzunluğu sırasıyla m= kg ve L= m olan çubuğun atalet momenti ise aşağıdaki değer olarak bulunur. Iz= 4, kgm 2 3) Noktasal m kütleli parçacığın dönme eksenine uzaklığı r ise eylemsizlik momenti aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanabilir. Iz=mr 2 (12) Tablo1: Disk ve çubuğun teorik ve deneysel eylemsizlik momentleri T(s) Teorik Iz(kgm 2 ) Deneysel Iz(kgm 2 ) Disk Çubuk Sabitler: r=1.5 cm ve M= 51 gr Tablo2: Noktasal (kütleli) parçacığın eylemsizlik momentinin kütlesine bağlılığı m(kg) t(s) Iz(sis) (...) Sabitler r = 1.5 cm ve M= 51 g Iz(nok. kütle) (...) Tablo3:Noktasal (kütleli) parçacığın eylemsizlik momentinin dönme eksenine uzaklığının karesine bağlılığı a (m) t(s) Iz(sis) Iz(nok. kütle) (...) Sabitler m=0.1 kg ve M= 51 g (...) 22

29 Tablo4: Diskin eylemsizlik momenti ile yarıçapının ilişkisi r(m) t(sn) Iz(...) kg.m m= sabit, M= sabit Uyarı: Tablo2 ve 3' de noktasal kütleli parçacığın eylemsizlik momenti hesaplanırken, destek çubuğun eylemsizlik momentini hesaba katınız. Tablolardaki verileri kullanarak aşağıdaki grafikleri çiziniz. 1) Noktasal (m kütleli) parçacığın eylemsizlik momentini, kütlesinin fonksiyonu olduğunu gösterir grafik ( Iz= f(m)). 2) Noktasal parçacığın eylemsizlik momentini, dönme eksenine uzaklığının karesinin fonksiyonu olduğunu gösterir grafik (Iz= f(a 2 )). 3) Diskin eylemsizlik momentinin dönme açısına bağlılığını belirtiniz. Tablo1 deki değerlerden yüzdelik hataları hesaplayınız. Sorular 1) Eylemsizlik momenti ile açısal ivmenin ilişkisini belirtiniz. 2) Uzunluğu L kütlesi m olan çubuğun eylemsizlik momentini aşağıdaki formülden çıkarınız. (I z = r 2 dm) 3) Açısal ivmenin ve atalet momentin birimlerini yazınız. 4) Moment denkleminden açısal ivme α' yı elde ediniz. 5) "Paralel eksen teoremini" açıklayınız. 23

30 24

31 NEWTON YASASI Amaç : Düz bir çizgi üzerindeki düzenli olarak hızlanan bir hareket için mesafe-zaman yasası, hız-zaman yasası ve kuvvet, kütle ve ivme arasındaki ilişki havalı yol hattının yardımı ile belirlenir. Teori: F kuvvetinin uygulandığı m kütlesinin kütle noktası için Newton un hareket denklemi aşağıdaki şekilde verilmektedir. F = m.a (1) Bu formüldeki a ivme değeri şu şekildedir. a = d2 r dt 2 (2) Sabit bir kuvvetin uygulaması ile elde edilen v hızı aşağıdaki formülde zamanın bir fonksiyonu olarak verilmektedir. v(0) = 0 için v(t) = 0 ; r(0) = 0 Şekilde bir kabul yapılırsa, kütle noktasının r konumu şu şekildedir; r(t) = 1 2 F m t2 (3) Mevcut durumda hareket tek boyutludur ve m ağırlığı tarafından üretilen kuvvet şu şekildedir; F = m 1 g = m 1. g (4) Bu formülde g yerçekimi ivmesidir. Eğer planörün toplam kütlesi m 2 ise, hareket formülü aşağıdaki şekilde verilmektedir. (m 2 + m 1 ). a = m 1. g a= m 1 m 1 +m 2.g (5) 25

32 Formül v xf = v xf + a x t x f -x i = 1 (v 2 xi + v xf )t x f -x i = v xi t + 1 a 2 rt 2 2 v xf = v xi + 2a x (x f -x i ) Formüle verilen bilgi Bir zaman fonksiyonu olarak hız Zaman ve hızın bir fonksiyonu olarak yer değiştirme Bir zaman fonksiyonu olarak yer değiştirme Bir yer değiştirme fonksiyonu olarak hız Tablo: 1 Sabit bir ivme altında düz bir çizgi üzerinde hareket için kinematik formüller 26

33 Deney Düzeneği ve İşleyişi Kullanılan aparatlar: Havalı yol hattı, üfleme fanı, basınçlı boru, havalı yay için planör, prizli pano prizli kanca, harekete geçirme sistemi, harekete geçirme sistemi için pirizli mıknatıs, hassas makara, havalı yol hattı için uç tutucusu, hafif bariyer, zaman ölçer, oluklu ağırlık, ağırlık tutucu 1 gr. İpek lif, portatif tartı, tambur tabanı, destek çubuğu, -GEÇİT-, kare bağlantı kordonları Presedür: Düzenek ve prosedür 1. Deney düzeneği Şekil 1 gösterilmektedir. Şekil 1 düzgün şekilde hızlanan hareketin araştırılması için deney düzeneği 2. Harekete geçirme cihazı, tetikleme esnasında planöre bir ilk tahrik vermeden tetikleme ünitesinin planörü serbest bırakılacağı şekilde monte edilmiştir. 3. Dört hafif bariyeri ölçüm mesafesini yaklaşık olarak eşit parçalara bölecek şekilde konumlandırınız. 4. Hızlandırıcı ağırlık zemine değmeden önce planör hafif bariyerden geçecek şekilde son hafif bariyeri yerleştiriniz. 5. Ayarlanabilir durdurucuyu çatal ile konumlandırınız ve hızlandırıcı ağırlık zemine değmeden önce planör lastik bant seviyesinde sakince fren yapacak şekilde yol üzerine takınız. 6. Tutucu üzerine 10 g koyunuz ( Ağırlık tutucusundan kütlesinin 1 g olduğunu hatırlayınız) Değerlendirme için başlangıç noktasından ilgili hafif bariyere kadar panonun ön kenarındaki kat edilen mesafeleri s1,..s4 tam olarak ölçünüz. Hafif bariyerlerin konumunu değiştirmeden tüm sonraki ölçümleri gerçekleştiriniz. Tablo 2 de bunları kayıt ediniz. 27

34 m 1(g) m 2 (g) t l (s) t 2 (s) t 3 (s) t 4 (S) s 1 (m) s 2 (m) s 3 (m) s 4 (m) Ortalama Tablo 2 7. s(t) işletim modunda zaman ölçer ile dört kat edilen mesafe s1, s4 için gerekli süreleri t1,.t4 ölçtükten sonra, Tablo 1 i kullanarak hızları hesaplayınız ve Tablo 3 e bunları kayıt ediniz. v 1 =.... v 2 =.... v 3 =.... v 4 =.... v1 v2 (m/s) v3 (m/s) v4 (m/s) Kalın Tablo 3 28

35 8. Planörün kütlesi oluklu ağırlıklar eklenerek değiştirilebilir. Her zaman ağırlıkları planörün ağırlık taşıyan pimleri üzerine eşit kütleler gelecek şekilde yerleştiriniz çünkü optimum akış özellikleri sadece simetrik yükleme ile sağlanmaktadır. Aşağıdaki tabloda verilen ağırlıklar için, formül (5) i kullanarak ivmeyi hesaplayınız. Bunları Tablo 4 e kayıt ediniz ve a (m/s 2 ) (m 1 + m 2 ) (g) grafiğini çiziniz. (m 1 ağrlık tutucusu üzerindeki kütledir ve m 2 planörün toplam kütlesidir.) m 1 = 10 g. a 1 =. a 2 =. a 3 =. m1 m2 (g) a (m/s 2 ) Tablo 4 29

36 9. Kuvvetin bir fonksiyonu olarak ivmenin belirlenmesinde, toplam kütle sabit tutulmalıdır. Ağırlık tutucusu üzerine 4 g koyunuz (Ağırlık tutucusunun kütlesinin 1 g olduğunu hatırlayınız) ve planör üzerine 6 g koyunuz ( 1 g kullanınız) Planörden ağırlık tutucuya arka arkaya 2 g ( her bir taraftan 1 g) aktarınız. Ağırlık tutucusuna tüm 6 g ı aktarana kadar 2 g lık aktarımları tekrarlayınız. Ölçümlerinizden her biri için s4 ve t4 ü kayıt ediniz. Bu verileri kullanarak a değerini hesaplayınız. Bu değerleri aşağıdaki tabloya giriniz ve a (m/s 2 ) F(N) grafiğini çiziniz. a 1 =. a 2 =. a 3 =. a 4 =. m1 (g) F=m 1. g (N) s4 (s) t4 (s) a (m/s 2 ) Tablo 5 30

37 DENEY RAPORU BÖLÜM : DENEY KOD: AD, SOYAD : TARİH : NO :...

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56