Hareket Kanunları Uygulamaları

Benzer belgeler
Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

Fiz 1011 I. Vize UYGULAMA

VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2

ÖDEV SETİ 4. 1) Aşağıda verilen şekillerde her bir blok 5 kg olduğuna göre yaylı ölçekte ölçülen değerler kaç N dir.

Potansiyel Enerji. Fiz Ders 8. Kütle - Çekim Potansiyel Enerjisi. Esneklik Potansiyel Enerjisi. Mekanik Enerjinin Korunumu

Fizik 101-Fizik I

Kuvvet. Kuvvet. Newton un 1.hareket yasası Fizik 1, Raymond A. Serway; Robert J. Beichner Editör: Kemal Çolakoğlu, Palme Yayınevi

FIZ Uygulama Vektörler

Newton un ikinci yasası: Bir cisim ivmesi cisim üzerine etki eden toplam kuvvet ile doğru orantılı cismin kütlesi ile ters orantılıdır.

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

Fizik 101-Fizik I Hareket Kanunları. Nurdan Demirci Sankır Ofis: 325, Tel:4331 Enerji Araştırmalrı Laboratuarı (YDB- Bodrum Kat) İçerik

Hareket Kanunları. Newton un Hareket Kanunları. Fiz 1011 Ders 5. Eylemsizlik - Newton un I. Yasası. Temel - Newton un II. Yasası

Newton Kanunlarının Uygulaması

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

DİNAMİK TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

Düzgün olmayan dairesel hareket

Bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise, cisim ya durur, ya da bir doğru boyunca sabit hızla hareketine devam eder.

V = g. t Y = ½ gt 2 V = 2gh. Serbest Düşme NOT:

DİNAMİK. Merkezcil Kuvvet Kütle Çekimi. Konu Başlıkları Serbest Cisim Diyagramı Newton un Hareket Kanunları. Sürtünme Kuvveti

DENEY 2. Statik Sürtünme Katsayısının Belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Fizik 101: Ders 7 Ajanda

İş, Güç ve Enerji. Fiz Ders 7. Sabit Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Değişen Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Güç. İş-Kinetik Enerji Teoremi

Kinematik. FİZ1011 : Ders 4. İki ve Üç Boyutta Hareket. Yerdeğiştirme, Hız ve İvme Vektörleri. Teğetsel ve Radyal İvme. Eğik Atış Hareketi

İş-Kinetik Enerji, Potansiyel Enerji, Enerji Korunumu

İÇİNDEKİLER

Çözüm: K ve M çünkü, Cisim sabit alabilmesi için kuvvetin sıfır olması gerekir

2. POTANSİYEL VE KİNETİK ENERJİ 2.1. CİSİMLERİN POTANSİYEL ENERJİSİ. Konumundan dolayı bir cismin sahip olduğu enerjiye Potansiyel Enerji denir.

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

GÜZ YARIYILI FİZİK 1 DERSİ

VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik I Dersi Birinci Ara Sınavı

GÜZ YARIYILI FİZİK 1 DERSİ

2. Konum. Bir cismin başlangıç kabul edilen sabit bir noktaya olan uzaklığına konum denir.

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik I Ders İkinci Ara Sınavı

G = mg bağıntısı ile bulunur.

Fizik 101-Fizik I Nurdan Demirci Sankır Enerji Araştırmaları Laboratuarı- YDB Bodrum Kat Ofis: 325, Tel:4332. İçerik

DİNAMİK 01 Giriş ve Temel Prensipler

DİNAMİK MEKANİK. Şekil Değiştiren Cisimler Mekaniği. Mukavemet Elastisite Teorisi Sonlu Elemanlar Analizi PARÇACIĞIN KİNEMATİĞİ

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

04_Nisan _2012 ITAP_Deneme Sınavı

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ HAREKET

Bölüm 9: Doğrusal momentum ve çarpışmalar

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

Fizik 101: Ders 6 Ajanda. Tekrar Problem problem problem!! ivme ölçer Eğik düzlem Dairesel hareket

r r r F İŞ : Şekil yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvvetini göstermektedir. Parçacık A noktasından

DİNAMİK - 7. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Fizik 101: Ders 5 Ajanda

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

İŞ : Şekilde yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvveti görülmektedir. Parçacık A noktasından

MÜHENDİSLER İÇİN VEKTÖR MEKANİĞİ: STATİK. Bölüm 1 Temel Kavramlar ve İlkeler

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği ( 1. ve 2. Öğretim ) Bölümü Dinamik Dersi (Türkçe Dilinde) 2. Çalişma Soruları / 21 Ekim 2018

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü A Grubu 3. Bölüm (Doğrusal Hareket) Özet Aysuhan Ozansoy

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik I Dersi Final Sınavı

Karadeniz Teknik Üniversitesi

KKKKK VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2. Metrik Ön Takılar sin 45 = cos 45 = 0,7

Fizik-1 UYGULAMA-7. Katı bir cismin sabit bir eksen etrafında dönmesi

Fizik 101-Fizik I

HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ

Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

Biyomekanik Newton Hareket Kanunları

1. BÖLÜM FİZİĞİN DOĞASI - VEKTÖRLER DENGE - MOMENT - AĞIRLIK MERKEZİ

Fizik 101: Ders 21 Gündem

Fizik 203. Ders 5 İş-Enerji- Momentum Ali Övgün. Ofis: AS242 Fen ve Edebiyat Fakültesi Tel:

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

VEKTÖR SORULARI SORU 1 : ÇÖZÜM : A şıkkında bileşke kuvvet 3N - 2N = 1N dir. B şıkkında 3N - 1N = 2N dir. C şıkkında 3N + 2N = 5N dir.

Fizik 101-Fizik I Statik Denge ve Esneklik

Karadeniz Teknik Üniversitesi

Toplam

DENİZLİ ANADOLU LİSESİ EĞİTİM ve ÖĞRETİM YILI FİZİK DERSİ YILLIK ÖDEVİ

MADDESEL NOKTALARIN DİNAMİĞİ

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

Fizik 101-Fizik I

Dinamik. Fatih ALİBEYOĞLU -10-

FİZİK II - Final UYGULAMA

Kinematik. Bir Boyutlu Hareket. İki ve Üç Boyutta Hareket. Fiz 1011 Ders 3. Yerdeğiştirme, Hız ve Sürat Serbest Düşen Cisimler

DENEY 3 ATWOOD MAKİNASI

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

SÜRTÜNME Buraya kadar olan çalışmalarımızda, birbirleriyle temas halindeki yüzeylerde oluşan kuvvetleri etki ve buna bağlı tepki kuvvetini yüzeye dik

Fizik 101: Ders 18 Ajanda

Bağıl hız ve bağıl ivme..

5.DENEY. d F. ma m m dt. d y. d y. -kx. Araç. Basit. denge (1) (2) (3) denklemi yazılabilir. (4)

BİYOLOLOJİK MALZEMENİN TEKNİK ÖZELLİKLERİ PROF. DR. AHMET ÇOLAK

r r s r i (1) = [x(t s ) x(t i )]î + [y(t s ) y(t i )]ĵ. (2) r s

MUKAVEMET DERSİ. (Temel Kavramlar) Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

TORK VE DENGE 01 Torkun Tanımı ve Yönü

Doğrusal Momentum ve Çarpışmalar

HARRAN ÜNİVERSİTESİ 2016 YILI ZİRAAT FAKÜLTESİ FİNAL SINAVI SORU ÖRNEKLERİ

3. EĞĐK DÜZLEMDE HAREKET Hazırlayanlar Arş. Grv. M. ERYÜREK Arş. Grv. H. TAŞKIN

DİNAMİK Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Cisimler arasında oluşan kuvvetleri etkileşim şekline göre iki gruba ayırmak mümkündür. Bunlar sırası ile Temas Kuvvetleri ve Alan Kuvvetleri dir.

KUVVET BÖLÜM 2 MODEL SORU - 1 DEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ 1. F 1 = 30N. Net kuvvet x yönünde 5 N olduğuna göre, cisme uygulanan 3. kuvvet, + F 3 = R = 5

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Fizik 203. Ders 6 Kütle Çekimi-Isı, Sıcaklık ve Termodinamiğe Giriş Ali Övgün

A A A A A A A A A A A

Bir boyutta sabit ivmeli hareket..

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Transkript:

Fiz 1011 Ders 6 Hareket Kanunları Uygulamaları Sürtünme Kuvveti Dirençli Ortamda Hareket Düzgün Dairesel Hareket http://kisi.deu.edu.tr/mehmet.tarakci/

Sürtünme Kuvveti Çevre faktörlerinden dolayı (hava, yüzeyin pürüzlülüğü vs.) cismin hareketine karşı koyan direnmelere sürtünme kuvveti denir. İki Yüzey Arasındaki Sürtünme Kuvveti Sürtünme kuvveti fs, genel olarak iki yüzey arasının pürüzlülüğünü gösteren sürtünme katsayısa (µ) ve yüzeyleri sıkıştıran kuvvete (normal kuvvete, N) bağlıdır. Cisim durağan veya hareketli olduğu zaman cisim ile hareket ettiği zemin arasındaki sürtünme katsayısı (µ) farklıdır. Statik Sürtünme Kuvveti : (Hareketsiz cisimler için) Uygulanan kuvvetle zıt yönlüdür ve normal kuvvet (N) ile orantılıdır. f s s N µ s : statik (durağan) sürtünme katsayısı Dinamik Sürtünme : (Hareket halindeki cisimler için) Hareket eden bir cisme etki eden kinetik sürtünme kuvveti daima cismin hareketinin zıt yönündedir. f k k N µ k : dinamik (hareket) sürtünme katsayısı

Sürtünme Kuvveti µ k ile µ s sürtünme katsayıları yüzey özelliklerine bağlıdır. Genellikle µ s > µ k dir. Sürtünme katsayıları temas eden yüzeylerin alanından hemen hemen bağımsızdır.

Örnek 6.1. (Serway, s144-soru 43) Bir araba yatay yolda 50,0 mil/h hızla hareket ediyor. a) Yağmurlu günlerde sürtünme katsayısı 0,10 ise arabanın durabileceği minimum uzaklık nedir? b) Havanın kuru olduğu bir günde sürtünme katsayısı 0,60 iken arabanın durabileceği uzaklık nedir? (1 mil = 1,61 km) Sonuç; a) x = 255 m b) x = 42,5 m

Örnek 6.2. (Serway, s134-örnek5.12) µ k ile µ s sürtünme katsayılarının deneysel olarak belirlenmesi. Küçük m = 1, 00 kg bir cisim şekilde görüldüğü gibi eğik bir düzlem üzerine yerleştirilir. Eğik düzlemin eğim açısı, cisim hareket etmeye başlayıncaya kadar arttırılır ve daha sonra cisim sabit hızla harekete edene kadar açı küçültülür ve açı değerleri kaydedilir. Yapılan deneyde cismin harekete başladığı kritik açısı θ k = 17 ve sabit hızla gittiği açı θ k = 15 olarak ölçüldüğüne göre cisimle yüzey arasındaki µ k ile µ s sürtünme katsayılarının değeri nedir. Sonuç; μ s = 0,31, μ k = 0,27

Örnek 6.3 Bir duvara dayandırılmış kütlesi m olan bir cisme F kuvveti şekildeki gibi uygulanmıştır. Cismin dengede kalabilmesi için F kuvvetinin en büyük ve en küçük değerleri nelerdir?

Dirençli Ortamda Hareket Bir akışkan (gaz, sıvı vb.) içinde hareket eden bir cisme, ortam tarafından (ortamı oluşturan moleküllerden kaynaklı) hareket yönüne ters R direnç kuvveti etki eder. Direnç kuvveti hıza bağlıdır. Hız artışıyla artmaktadır fakat bu ilişki çok karmaşıktır. ( Newton un II yasası ) F Net = F i = m a m kütleli cismin hareket denklemi : G + R = m a R = b v R = D v 2 ( düşük hızda akışkan direnci ) ( b ortamın cinsine bağlı bir sabit ) ( yüksek hızda akışkan direnci ) ( D ortamın cinsine ve cismin şekline bağlı bir sabit ) mg R = m a

Cismin hızı arttıkça direnç kuvveti büyür ve cisme uygulanan yerçekim kuvvetine eşit olur. Bu zamandan sonra net kuvvet sıfır (ivme sıfır) dolayısıyla hız değişimi olmaz. Bu hız değeri cismin ulaşacağı en büyük değer olup limit hız olarak adlandırılır. mg bv lim = 0 v lim = mg b Cismin zamana göre hızının ve konumunun değişimini bulmak için hareket denklemini çözmemiz gerekir. mg bv = m dv dt v = v y (t) y = y(t)

bt m v = v lim 1 e bt m a = g e y = h + v lim t m b 1 e bt m

Yüksek Hızlarda; Hızın karesiyle orantılı direnç kuvveti Hava içinde çok büyük hızlarla hareket eden ve büyük boyutlu cisimler (uçaklar, hava dalgıçları, beyzbol topu vb.) için yaklaşık olarak hızın karesi ile orantılıdır. R = 1 2 DρAv2 r : havanın yoğunluğu, A : hız doğrultusundaki kesit alanı, D : Direnç katsayısı olup cismin geometrik yapısına ilişkin bir sabittir. (küre için 0.5 değerinde olup, düzensiz şekilli bir cisim için 2 değerine kadar değer alabilir) Limit hız : mg R = m a (Newton un II kanununa göre) mg 1 2 DρAv lim 2 = 0 v lim = 2mg DρA

Örnek 6.4 Bir yangın helikopteri 20,0 m lik kablonun ucunda 600 kg kütleli bir su tankı taşıyor. Helikopter, 30,0 m/s lik hızla yangın yerine doğru uçarken kablo düşeyle 33º açı yapıyor. Tankın görünür kesiti 3,80 m 2 dir. Direnç kuvvetinin tankın hızının karesi ile orantılı olduğuna varsayarak, direnç katsayısını bulunuz?

Dairesel Hareket Şekildeki parçacığın hızının hem doğrultuca, hem de büyüklükçe değiştiği eğrisel bir yol boyunca hareketini inceleyelim. Hız vektörü daima yola teğettir, ancak a, ivme vektörünün doğrultusu noktadan noktaya değişir. Bu vektörü iki bileşene ayırabiliriz. a = a rad + a tan Newton un ikinci yasasına göre ; cismin kütlesi m ise cisme uygulanan kuvvet F = m a = m a rad + m a tan F rad = m v 2 r (Merkezcik kuvvet) F rad F tan F tan = m dv dt (Teğet kuvvet)

Dairesel Hareket Şekilde görüldüğü gibi yatay düzlemde bir ipin ucuna bağlanmış bir cismi düşünelim. a = v2 r (cismin ivmesi) Bu ivme ipte oluşan gerilme kuvvetinin bir sonucudur. Newton un ikinci yasasına göre ; cismin kütlesi m ise cisme uygulanan kuvvet F = m a F r = m a r = m v2 r (Merkezcik kuvvet)

Referans seçimi : (silindirik veya küresel referan seçimi hareket denklemlerini sade bir biçimde yazmamızı sağlar.) Dairesel hareket

Örnek 6.5 0,500 kg kütleli bir top, 1,50 m uzunluğunda ipin ucuna bağlanmıştır. Şekilde görüldüğü gibi yatay düzlemde, dairesel yörüngede hızla döndürülüyor. (Not: hareket süresince ip yatay kalmaktadır.) a) İp 50,0 N luk maksimum bir gerilmeye dayanabiliyorsa, kopmadan önce topun sahip olabileceği maksimum sürat nedir? b) Topun sürati 5,00 m/s olduğunda ipte oluşan gerilme kuvveti nedir. Sonuç : v = 12,2 m/s T = 8,33 N

Örnek 6.6 Konik Sarkaç Küçük bir cisim l uzunluklu iple tavana asılmıştır. Bu cisim şekilde görüldüğü gibi r yarıçaplı yatay dairesel bir yörünge (uçan sandalyedeki gibi) üzerinde sabit v hızıyla dönmektedir. Cismin hızını bulunuz? (l, r, q, g, m cinsinden) (Cismin bağlı olduğu ipin uzayda süpürdüğü yüzeyin koni yüzeyi olmasından dolayı bu sistem konik sarkaç olarak isimlendirilmektedir.) Sonuç : v = lg sin θ tan θ

Örnek 6.7 (Çember etrafında dönen uçak) 1500 kg kütleli bir araba düz bir yolda, şekildeki gibi 35,0 m yarıçaplı bir virajda hareket etmektedir. Yol ile tekerlekler arasındaki statik sürtünme katsayısı kuru zemin için 0.50 ise, arabanın emniyetli olarak dönebilmesi için viraja giriş hızı en fazla kaç km/h olmalıdır? Sonuç : v = μ s gr v = 13,1 m/s Viraj 20º eğimli ise güvenli dönüş için en büyük hız ne olur? Sonuç : v = gr tan θ + μ s 1 μ s tan θ = 19,0 m/s

Örnek 6.8 (Virajlı yolda hareket eden Araba) m kütleli bir pilot şekilde görüldüğü gibi uçakla düşey düzlemde r = 2, 70 km yarıçaplı dairesel yörüngede v = 225 m/s lik sabit bir hızla hareket etmektedir. Koltuğun pilota uyguladığı kuvveti A,B, C ve D konumlarında mg cinsinden bulunuz. A B C D Sonuç : N A = 0,913 mg N C = 2,91 mg N B = 1,91 mg N D = 1,91 mg

Konu sonunda kitapta verilen problemler Fen ve Mühendisler için Fizik Raymond A. Serway, Robert J. Beichner ( s 173 181 )