Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

Benzer belgeler
Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

FIZ Uygulama Vektörler

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

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

HARRAN ÜNİVERSİTESİ 2016 YILI ZİRAAT FAKÜLTESİ FİNAL SINAVI SORU ÖRNEKLERİ

Fizik 101: Ders 17 Ajanda

KKKKK. Adı Soyadı : Numarası : Bölümü : İmzası : FİZİK I

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Düzgün olmayan dairesel hareket

Fizik 101-Fizik I Katı Bir Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

DİNAMİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

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

Fizik 101: Ders 18 Ajanda

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

DENEY 5 DÖNME HAREKETİ

1.Seviye ITAP 17 Aralık_2012 Sınavı Dinamik VIII-Dönme_Sorular

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

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

BÖLÜM 03. Doğrusal Hareket Alt yüzeyi yere paralel olarak yerleştirilmiş, camdan yapılmış

Fizik 101-Fizik I

ELK-301 ELEKTRİK MAKİNALARI-1

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Fizik 103 Ders 9 Dönme, Tork Moment, Statik Denge

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

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

KİNETİK ENERJİ, İŞ-İŞ ve ENERJİ PRENSİBİ

1.Seviye ITAP 24_30_Aralık_2012 Deneme Sınavı Dinamik IX Dönme Dinamiği _Sorular

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

Metrik sistemde uzaklık ve yol ölçü birimi olarak metre (m) kullanılır.

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ

İtme Momentum Açısal Momentum. Futbol da Şut (LAB 7) V = 8 m/s. m = 75 kg. P = 75x8 = 600 kg.m/s. Çarpışma öncesindeki toplam momentum

Fizik 101: Ders 4 Ajanda

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

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

4.1 denklemine yakından bakalım. Tanımdan α = dω/dt olduğu bilinmektedir (ω açısal hız). O hâlde eğer cisme etki eden tork sıfır ise;

DİNAMİK DERS NOTLARI. Doç.Dr. Cesim ATAŞ

SBA/ANR 2016 Spor Biyomekaniği ( Bahar) Ders 3: Açısal Kinematik

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

Hareket Kanunları Uygulamaları

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

A A A A A A A A A A A

PARÇACIKLAR SISTEMLERİNİN DİNAMİĞİ

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

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ (Kinetik Enerji)

TORK VE DENGE. İçindekiler TORK VE DENGE 01 TORK VE DENGE 02 TORK VE DENGE 03 TORK VE DENGE 04. Torkun Tanımı ve Yönü

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

MEKANİZMA TEKNİĞİ (3. Hafta)

4.DENEY . EYLEMSİZLİK MOMENTİ

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

Fizik 101: Ders 21 Gündem

Fiz 1012 Ders 6 Manyetik Alanlar.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

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

İtme Momentum Açısal Momentum. Futbol da Şut

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

Fiz 1011 I. Vize UYGULAMA

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

1 Rijit Cisimlerin Düzlemsel Kinematiği

DİNAMİK. Ders_10. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

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

Doğrusal Momentum ve Çarpışmalar Doğrusal Momentum ve Korunumu

ERDEMLİ ANADOLU LİSESİ 4. MERSİN FİZİK OLİMPİYATI 29 NİSAN 2017,

ĐŞ GÜÇ ENERJĐ. Zaman. 5. Uygulanan kuvvet cisme yol aldıramıyorsa iş yapılmaz. W = 0

Dinamik. Fatih ALİBEYOĞLU -10-

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

DAİRESEL HAREKET Katı Cisimlerin Dairesel Hareketi

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

İÇİNDEKİLER xiii İÇİNDEKİLER LİSTESİ BÖLÜM 1 ÖLÇME VE BİRİM SİSTEMLERİ

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

04_Nisan _2012 ITAP_Deneme Sınavı

Bölüm 4. İki boyutta hareket

Toplam

TORK VE DENGE 01 Torkun Tanımı ve Yönü

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

Fizik Dr. Murat Aydemir

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

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

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

MANYETIZMA. Manyetik Alan ve Manyetik Alan Kaynakları

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

Soru 1. Cisim dengede ise F¹ ve F² nedir? F¹ = 50.cos 53 = 30N F² = 50.sin 53 = 40N. Soru 2. P² = 8+16 = 24N P³ = 12-6 = 6N

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

Örnek olarak kapı kolunun döndürülmesi, direksiyonun çevrilmesi, tornavidanın döndürülmesi verilebilir.

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

İş-Kinetik Enerji, Potansiyel Enerji, Enerji Korunumu

HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ

Doğrusal Momentum ve Çarpışmalar

Bölüm 9: Doğrusal momentum ve çarpışmalar

Theory Turkish (Turkmenistan) Bu soruya başlamadan önce lütfen ayrı bir zarfta verilen genel talimatları okuyunuz.

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

1) Bir sarkacın hareketini deneysel olarak incelemek ve teori ile karşılaştırmak. 2) Basit sarkaç yardımıyla yerçekimi ivmesini belirlemek.

DİNAMİK TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

Uydu Yörüngelerine Giriş

RİJİT CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ: ENERJİNİN KORUNUMU

MADDESEL NOKTALARIN DİNAMİĞİ

Kinetik Problemleri için Çözüm yöntemleri i.) Newton un 2. yasası F = m a. ii.) İş-Enerji Yöntemi. iii.) İmpuls-momentum yöntemi

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

İÇİNDEKİLER

Transkript:

Fiz 1011 - Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi Açısal Yerdeğiştirme, Hız ve İvme Dönme Kinematiği: Sabit Açısal İvmeli Dönme Hareketi Açısal ve Doğrusal Nicelikler Dönme Enerjisi Eylemsizlik Momenti Hesabı Tork (Döndürme Etkisi) Dönme Hareketinde iş, Güç ve Enerji http://kisi.deu.edu.tr/mehmet.tarakci/

Açısal Hareket O noktasından geçen xy düzlemine dik bir eksen etrafında dönen katı bir cismi gözönüne alalım. Cismin üzerindeki bir P noktası şekilde görülen kesikli dairesel yörünge üzerinde hareket eder. Cisim üzerindeki her nokta dairesel hareket yapar. P noktasının konumunu kutupsal koordinatlarla r, θ göstermek daha uygun olur. P noktasının hareketi boyunca r sabit kalır, değişen sadece q dır. r r, θ = r cos θ i + r sin θ j r = r cos θ i + r sin θ j r = x i + y j (Dik (x,y) (kartezyen koordinat sistemi) koordinat sisteminde x ve y nin her ikisi de değişir.)

Radyan ve Derece t sürede P noktası, s kadar yerdeğiştirirse, bu yerdeğiştirme ile ona karşılık gelen açı arasındaki bağıntı θ = s r s = θ r θ açısı, bir yay uzunluğunun yay yarıçapına oranıdır ve boyutsuz bir sayıdır. Fakat yaygın olarak θ nın birimi olarak radyan (rad) olarak alınır. 1 rad = 360 2π = 57,3 Örnek: 30 kaç radyandır?

Açısal Yerdeğiştirme ve Hız Açısal yerdeğiştirme genelde θ sembolü ile gösterilir. t sürede P noktasının açısal yerdeğiştirmesidir. θ = θ s θ i Ortalama açısal hız ω sembolü ile gösterilir. Birim zamanda sürede P noktasının açısal yerdeğiştirmesidir. ω = θ t = θ s θ i t s t i θ ω = lim t 0 t = dθ dt Ani açısal hız

Problem 10.1 400 m Yarışı Birinci kulvar yarı çapı r = 55,0 m olan dairesel bir pistte 400 m yarışı yapılmaktadır. Yarışı 3. kulvarda koşan sporcu 48,12 s ile birinci olarak tamamlamıştır. 5. kulvarda koşan sporcu ise 1,01 s sonra ikinci olarak yarışı tamamlamıştır. a) 1. gelen sporcunun ortalama hızı v ve ortalama açısal hızı ω nedir. b) 2. gelen sporcunun ortalama hızı v ve ortalama açısal hızı ω nedir. c) 1. gelen sporcu ile 2. gelen sporcunun açısal yerdeğiştirmesi arasındaki fark nedir?

Problem 10.2 Serway P4 / 316 Saat Bir saatte, akrep ve yelkovan saat 12:00 da üst-üste gelir. a) Bu kolların üst-üste geldiği diğer zamanları (saniye hassasiyetinde) tespit edin. b) Saatin saniye ibresi de varsa bunların üst-üste geldiği zamanları belirleyin.

Açısal İvme α Ortalama açısal İvme α (alfa), açısal hızdaki ω değişimin zaman değişimine t oranıdır. α = ω t = ω s ω i t s t i Eğer t 0, ani açısal ivme ω α = lim t 0 t = dω dt Katı bir cisim sabit bir eksen etrafında dönerken, katı cismin üzerindeki her bir noktanın açısal hızı ve açısal ivmesi aynı olur.

Dönme Kinematiği Sabit Açısal İvmeli Dönme Hareketi α = sabit dω dx = α dθ dx = ω ω = ω o + αt θ = θ o +ω o t + 1 2 αt2 Sabit ivmeli dönme hareketi ve doğrusal hareketin kinematik eşitlikleri Sabit eksen etrafında dönme hareketi ω = ω o + αt θ = θ o +ω o t + 1 2 αt2 ω 2 = ω 2 o + 2α θ θ o Doğrusal hareket v = v o + at x = x o +v o t + 1 2 at2 v 2 = v 2 o + 2a x x o Verilen bu eşitlikler açısal ivmenin sabit olduğu durum için çıkarılmış olup, açısal ivmenin sabit olmadığı durumlarda kullanılamaz. Örnek: Bir tekerlek, α = 3,50 rad/s 2 lik açısal ivme ile dönüyor. t = 0 da tekerleğin açısal hızı ω = 2,00 rad/s ise, t = 2,00 s de (a) teker ne kadarlık açı döner? (b) açısal hızı nedir? (c) bu sürede kaç devir yapar? Sonuçlar: (a) θ = 630 (b) ω = 9,00 rad/s (c) 1,75 dev.

P noktasının hareketi için θ = s r r sabit olacağından v = ds dt = d dt rθ a tan = dv dt = d dt rω Açısal ve Doğrusal Nicelikler s = θ r v = rω a tan = rα a rad = v2 r = rω2 a = a tan + a rad = rα θ + v2 r r a = a t 2 + a r 2 = r α 2 + ω 4

Problem 10.3 Serway Ö10.2 / 298 CD çalar Bir kompakt diskte ses bilgileri, disk yüzeyinde, bir dizi çukur ve düz alanlarda depolanır. Bilgiler lazer ve merceklerden oluşan bir sistem tarafından tespit edilir ve sese dönüştürülür. Tek bir bilgiyi temsil eden bir dizi sıfırın uzunluğu, bilgi diskin merkezinin yakınında veya dış kenarında olsun disk üzerinde her yerde aynıdır. Bu nedenle disk yüzeyininin her yerinde teğetsel (çizgisel) hız aynı olmalıdır. Bunu, lazer-mercek sistemi disk boyunca radyal olarak hareket ederken açısal hızı değiştirerek sağlanır. Tipik bir kompakt disk oynatıcıda, yüzeyin lazer lens sistemi noktasındaki sabit hızı 1,30 m/s'dir. a) Diskin açısal hızını iç ve dış noktalarda bulunuz. b) Standart bir müzik CD'sinin maksimum oynatma süresi 74 dakika ve 33 saniyedir. Bu süre zarfında disk kaç devir yapar? c) İzin aldığı yol kaç metredir? d) Bu zaman aralığında CD'nin açısal ivmesi nedir? (Sabit olduğunu varsayalım.) Sonuçlar; a) ω i = 56,5 rad/s, ω d = 22,4 rad/s b) θ = 2,80 10 4 devir c) x = 5,80 10 3 m d) α = 7,60 10 3 rad/s 2

Tork τ (Döndürme Etkisi) Bir cisim üzerine uygulanan kuvvetin, cisim üzerindeki döndürme eğilimine tork (döndürme etkisi veya döndürme momenti) denir. Vektörel bir büyüklük olup, yönü sağ el kuralı ile bulunur. Birimi (N.m) dir. τ = rf sin φ veya τ = Fd τ = r F Eğer birden çok kuvvet cisim üzerinde etkili ise, her bir kuvvetin seçilen dönme noktasına göre momentleri toplanır. τ = τ 1 + τ 2 τ = F 1 d 1 F 2 d 2

Problem 10.4 Serway Ö10.9/306 Katı bir silindir şekildeki gibi sürtünmesiz bir mil etrafında serbestçe dönebilecek şekildedir. Dış yarıçapı R 1 olan silindir etrafında sarılı bir ipe, sağa yönelmiş F 1 kuvveti uygulanıyor. R 2 yarıçaplı üzerindeki ipe de aşağı yönelmiş F 2 kuvveti uygulanıyor. a) O dan geçen z eksenine göre silindire etti eden net tork nedir? b) F 1 = 5,00 N, R 1 = 1,00 m, F 2 = 15,0 N ve R 2 = 0,500 m olduğunda net tork nedir? a) τ = T 1 d 1 + T 2 d 2 b) τ = 2,50 Nm

Tork ve Açısal İvme Arasındaki İlişki Şekildeki teğetsel bir F t kuvveti ile merkezcil F r kuvveti etkisinde, r yarıçaplı dairesel bir yörüngede dönen m kütleli bir parçacığı ele alalım. Merkezcil kuvvet m kütleli cismi dairesel yörüngede tutan kuvvettir ve parçacık üzerinde herhangi bir torka sahip değildir. (r ile F r arasındaki açı 180º dir.) Newtonun II yasası Teğet eksen F t = ma t = mrα F = m a F t + F r = m a t + a r Radyal eksen F r = ma r = m v2 r O noktasına göre m kütlesinin üzerine etki eden net torku τ = r F t sin 90 + r F r sin 0 =0 τ = r ma t τ = mr 2 α τ = I α I eylemsizlik momenti denir ve I = mr 2

Problem 10.5 Serway Ö10.10/308 Dönen Çubuk Uzunluğu L, kütlesi M olan düzgün bir çubuk, şekildeki gibi, bir ucu etrafında sürtünmesiz dönebilecek durumdadır. Çubuk yatay durumunda iken serbest bırakılıyor. Çubuğun ilk açısal ivmesi ve sağ ucunun ilk çizgisel ivmesi nedir? I = 1 3 ML2 Sonuç : α = 3g 2L a t = 3 2 g

Problem 10.6 Serway Ö10.12/310 Bir Tekerleğin Açısal İvmesi Yarıçapı r, kütlesi M ve eylemsizlik momenti I olan bir tekerlek, şekilde görüldüğü gibi, sürtünmesiz yatay bir mil üzerine monte edilmiştir. Tekerlek etrafına sarılı hafif bir ipin ucuna m kütleli bir cisim bağlanmıştır. m kütleli cisim serbest bırakılırsa a) tekerleğin açısal ivmesi, cismim çizgisel ivmesi ve ipteki T gerilme kuvvetini bulunuz? b) M = 2,00 kg, r = 30,0 cm, I = 0,090 kg m 2 ve m = 0,500 kg dır. Sonuç : T = 3,27 N α = 10,9 rad/s 2

Dönme Enerjisi Küçük parçacıklardan oluşan katı bir cisim, z ekseni etrafında sabit w açısal hızı ile döndüğünü kabul edelim. Her parçacığın bir kinetik enerjisi vardır. i inci parçacığın kütlesi m i ve hızı vi ise kinetik enerjisi E i K.E. = 1 2 m iv i 2 E K.E. = 1 2 m i v i 2 = 1 2 m i ω 2 r i 2 E K.E. = 1 2 m i r i 2 I ω 2 E K.E. = 1 2 Iω2

Problem 10.7 Serway Ö10.14/314 Dönen Çubuk Uzunluğu L, kütlesi M olan düzgün bir çubuk, şekildeki gibi, bir ucu etrafında sürtünmesiz dönebilecek durumdadır. Çubuk yatay durumunda iken serbest bırakılıyor. a) Çubuk en düşük konumdayken açısal hızı nedir? b) Bu konumdayken, çubuğun kütle merkezinin ve çubuğun sağ ucunun hızı nedir? I = 1 3 ML2 M = 2,00 kg L = 1, 50 m

Problem 10.8 Serway Ö10.15/314 Bağlı Kütleler Dönme eksenine göre eylemsizlik momenti M yarıçapı R olan bir makara üzerinden geçen bir ipin uçlarına m 1 m 2 olan iki kütle bağlanıyor. m 2 kütlesi h kadar aşağı düştükten sonra, kütlelerin çizgisel hızlarını ve makaranın açısal hızını bulunuz? I Silindir = 1 2 MR2 m 1 = 1,00 kg m 2 = 3,00 kg M = 2,00 kg R = 0,25 m h = 0,50 m