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

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

Fiz 1011 I. Vize UYGULAMA

Hareket Kanunları Uygulamaları

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

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

Bir boyutta sabit ivmeli hareket..

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

DENİZLİ ANADOLU LİSESİ EĞİTİM ve ÖĞRETİM YILI FİZİK DERSİ YILLIK ÖDEVİ

GÜZ YARIYILI FİZİK 1 DERSİ

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

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği ( 1. ve 2. Öğretim ) Bölümü Dinamik Dersi (Türkçe Dilinde) 1. Çalişma Soruları / 24 Eylül 2017

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

Düzgün olmayan dairesel hareket

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

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

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

Bölüm 4. İki boyutta hareket

FIZ Uygulama Vektörler

3. kg = kütle birimi, m = uzunluk birimi, s = zaman birimi olduğuna göre gücün birimi nedir?

Fizik Dr. Murat Aydemir

DİNAMİK. Ders_2. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

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

Bölüm 4: İki Boyutta Hareket

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

HAREKETİN KİNEMATİK İNCELENMESİ

İş-Kinetik Enerji, Potansiyel Enerji, Enerji Korunumu

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

04_Nisan _2012 ITAP_Deneme Sınavı

matematiksel eşitliğin her iki tarafındaki birim eşitliği kullanılarak a ve b sayılarına ulaşılır.

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

Öğr. Gör. Serkan AKSU

2 TEK BOYUTTA HAREKET

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

Bir cismin iki konumu arasındaki vektörel uzaklıktır. Başka bir ifadeyle son konum (x 2 ) ile ilk konum

SORULAR 1. Serbest düşmeye bırakılan bir cisim son iki saniyede 80 m yol almıştır.buna göre,cismin yere çarpma hızı nedir? a) 40 b) 50 c) 60 d) 70

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

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

MADDESEL NOKTALARIN DİNAMİĞİ

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

A ile B kentleri arası 480 km dir. A kentinden 60 km/sa hızla hareket eden bir araç kaç saat sonra B kentine ulaşır? A) 7 B)8 C)9 D)10 E) 11

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Fizik 101: Ders 18 Ajanda

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

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

Fizik 101: Ders 17 Ajanda

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

Harran Üniversitesi 2015 Yılı Ziraat Fakültesi Fizik Final Sınav Test Soru Örnekleri

HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ

Hız. t 1 2t 1 3t 1 4t 1. Zaman 1-4- P. Suya göre hızları şekildeki gibi olan K ve L motorlarında, K motoru X noktasında karşı kıyıya çıkmıştır.

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

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

ÜMİT KAAN KIYAK 9/B 243

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

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

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

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

11. SINIF KONU ANLATIMLI. 1. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 7. Konu İTME VE ÇİZGİSEL MOMENTUM ETKİNLİK VE TEST ÇÖZÜMLERİ

DİNAMİK 01 Giriş ve Temel Prensipler

Şekil 8.1: Cismin yatay ve dikey ivmesi

Fizik 101: Ders 3 Ajanda

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

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

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

Toplam

DİNAMİK (2.hafta) Yatay Hareket Formülleri: a x =0 olduğundan ilk hız ile yatay bileşende hareketine devam eder.

Doğrusal Momentum ve Çarpışmalar

KAVRAMA TESTÝ. Vektörler (SAY) Aynı düzlemde bulunan ve sırasıyla 3 br, 4 br, 5 br şiddetinde olan ÂK, ÁL ve ÂM vektörleri şekildeki gibidir.

Bağıl hız ve bağıl ivme..

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

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

Fizik 101-Fizik I

G = mg bağıntısı ile bulunur.

Fizik 101: Ders 4 Ajanda

Fizik 101-Fizik I

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

FİZİK II - Final UYGULAMA

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

Dinamik. Fatih ALİBEYOĞLU -10-

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

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

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu 2011 Seçme Sınavı

ÖRNEK: 10-9 nano- n 10-6 micro milli- m 10-2 centi- c 10-1 deci- d 10 3 kilo- k 10 6 mega- M 10 9 giga- G

GÜZ YARIYILI FİZİK 1 DERSİ

Kinetik Enerji ve İş-Kinetik Enerji Teoremi. 2. Bir cismin kinetik enerjisi negatif bir değere sahip olabilir mi? Açıklayınız.

İçerik. Fizik 101-Fizik I

Düşen Elmanın Fiziği

10. SINIF FİZİK YAZ TATİLİ ÖDEV KİTAPÇIĞI

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

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik I Dersi Arasınavı

BASİT HARMONİK HAREKET

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

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

Vektörler Bölüm Soruları 1. İki vektör eşit olmayan büyüklüklere sahiptir. Toplamları sıfır olabilir mi? Açıklayınız.

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

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

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

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

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

Transkript:

FİZ1011 : Ders 4 Kinematik İki ve Üç Boyutta Hareket Yerdeğiştirme, Hız ve İvme Vektörleri Teğetsel ve Radyal İvme Eğik Atış Hareketi Düzgün Dairesel Hareket http://kisi.deu.edu.tr/mehmet.tarakci/

İki ve Üç Boyutlu Hareketler Konum Vektörü P noktasında bulunan noktasal bir cismin konumu r = xi + yj + zk

Hız Noktasal bir cismin A noktasından B noktasına Dt sürede gittiğini varsayalım. Yerdeğiştirme: Dr r r B A Ortalama Hız: vort Dr rb r Dt t t B A A Ani Hız: v Dr dr lim D t dt D t 0 dr dx ˆ dy ˆ dz v i + j kˆ dt dt dt dt v x d x dt d y vy dt v z d z dt

İvme İvme bir boyutlu harekette olduğu gibi parçacığın hızının nasıl değiştiğini tanımlar. Hız (iki veya üç boyutlu) bir vektör olacağından ivme hızın hem büyüklüğündeki (süratini, şiddetini) hem de yönündeki değişiklikleri gösterecektir. Şekilde virajlı (eğri) bir yolda hareket eden arabanın (cismin) Dt sürede A noktasında B noktasına geldiğini düşünelim. Ortalama İvme: aort Ani İvme: Dv vb v Dt t t Dv a lim D t 0 D t dt B dv A A

İvmenin Paralel ve Teğet Bileşenleri Yola paralel (teğet) bileşen, sadece cismin hızının şiddetinin değiştirir yönünde bir değişim yapamaz. Yola dik (radyal) bileşen cismin hız vektörünün yönünü değiştirir şiddetinde bir değişim yapamaz.

Dairesel Hareket Problem 4.1 Bir parçacık için konum vektörünün, x = at + b ve y = ct 2 + d olmak üzere r = xi + yj olarak bilinmektedir. Burada a = 1,00 m/s, b = 1,00 m, c = 1,00 m/s 2, ve d = 1,00 m dir. (Serway, 2/101). a) t 1 = 2,00 s ile t 2 = 4,00 s zaman aralığında ortalama hızı ve b) t = 2,00 s deki hızını ve süratini bulunuz. Sonuçlar : a) b) v ort. = 1,00 i + 6,00 j m/s v ort. = 6,08 m/s v = a i + 2c t j m/s v = 1,00 i + 4,00 j m/s v = 4,12 m/s

Dairesel Hareket Problem 4.2 Başlangıçta orijinde bulunan bir parçacık, a = 3, 00 j m/s 2 lik bir ivme ile v o = 3, 00 i m/s lik bir hıza sahiptir. (Serway, 8/101). a) Herhangi bir t zamanındaki vektörel konumu ve hızını, b) Parçacığın t = 2, 00 s deki konumunu, orijine olan uzaklığını, hızını ve süratini bulunuz. Sonuçlar : a) b) r = 3,00 t i + 1,50 t 2 j m r = 6,00 i + 6,00 j m v = 3,00 i + 6,00 j m/s v = 3,00 i + 3,00 t j m/s r = r = 8,49 m v = v = 6,71 m/s

Eğik Atış Hareketi v o hızıyla yatayla a açısı yapacak şekilde fırlatılan m kütleli bir cismi ele alalım. (Problem: R men., h mak. ve t uçuş uçuş zamanını bulmak.) r = R t = x(t) i + y(t) j v = V t = v x (t) i + v y (t) j

Eğik Atış Hareketi Cisme uygulanan ivme g yerçekim ivmesidir. Oda negatif y yönündedir. a = a x (t) i + a y (t) j = g j

Eğik Atış Hareketi v ox = v o cos α v oy = v o sin α r = R t = v ox t x i + v oy t 1 2 g t2 y j v = V t = v ox v x i + v oy gt v y j tuçuş = 2v o sin α g h mak. = v o 2 sin 2 α 2g R men. = v o 2 sin 2α g

Problem 4.3 Yanan bir binadan 50,0 m uzakta bulunan bir itfaiyeci, şekildeki gibi hortumu 30º açı ile yanan binaya tutmaktadır. Suyun hızı 40,0 m/s ise, su hangi yükseklikte binaya çarpar. (Serway, 20/102). Sonuç : t = 1, 44 s, h = 13,7 m

Problem 4.4 Bir gemi rıhtıma 45,0 cm/s süratle yaklaşıyorken, kıyıdaki fenerin tepesinden gemiye yatayla 60º ve 15,0 m/s hızla bir paket atılacaktır. Fener gemi güvertesinden 8,75 m daha yüksektedir. Bu paketin gemiye düşmesi için gemi fenere hangi uzaklıkta iken paket atılmalıdır? t = 3,20 s t = 0,556 s D = 25,4 m

Problem 4.5 Bir kayak sporcusu, kayak pistini yatayla 10º açı yapacak şekilde 25,0 m/s lik bir hızla terk eder. İnişinde 35º eğimi bir düzleme inmekte olduğuna göre, pisti terk ettiği nokta ile eğik düzleme değdiği nokta arasındaki mesafe nedir? α = 10º t = 4,41 s x = 109 m y = 76,2 m d = 133 m α = 0 t = 3,58 s x = 89,4 m y = 62,5 m d = 109 m

Dairesel Hareket Dairesel yolda hızlanan hareket Dairesel yolda yavaşlayan hareket Düzgün Dairesel hareket a = a 2 + a 2

Düzgün Dairesel Hareket (a) (AOB) üçgeni ve (b) de hız vektörlerinin oluşturduğu üçgen benzerdir. Benzerlik oranlarından Dv Ds s Dv v D v R R B a rad Dv v Ds Dt R Dt Dv arad lim D t 0 D t v Ds v Ds v ds arad lim lim Dt 0 R Dt R Dt 0 Dt R dt a rad 2 v R

Problem 4.6 Dünyanın çevresindeki ayın yörüngesi, yaklaşık olarak r Ay = 3, 84 10 8 m yarıçaplı (yaklaşık) dairedir. Ayın, dünya etrafındaki bir devrinin tamamlaması (periyodu) T = 27, 3 gün alır. (Serway, 24/103). a) Ayın ortalama yörünge hızı b) Merkezcil ivmesini bulunuz. v = 1,02 km/s a = 2,72 10 3 m/s 2

Problem 4.7 Dünyanın yarıçapı yaklaşık olarak r D = 6380 km dir. Dünya, kendi etrafındaki 24 saatte dönmektedir. a) Ekvatordaki bir cismin radyal ivmesi ne kadardır, b) Eğer ekvatordaki merkezcil ivme g den büyük olsaydı cisimler dünya yüzeyinden uzaya savrulurdu. Böyle bir olayın olabilmesi için dünyanın periyodu minimum ne olmalıdır. a = 3,37 10 2 m/s 2 T = 5064 s = 84,4 dk = 1,41 h

Düzgün Olamayan Dairesel Hareket Bu harekette cisme ait hızın şiddeti değişmektedir. a rad 2 v R a tan d v dw r r a dt dt Düşey doğrultuda bir ipin ucuna bağlı m kütleli bir cismin döndürülmesi durumunda yapacağı harekete ilişkin ivme ve hızın değişimleri görülmektedir.

Problem 4.8 Sallanan top 0,50 m uzunluğunda bir ipin ucuna bağlanan m kütleli bir top, şekildeki gibi, yerçekiminin etkisi altında düşey bir daire çevresinde salınmaktadır. İp düşeyle 20º lik açı yaptığı zaman, top 1,50 m/s lik hıza sahip olduğu bilindiğine göre topun sahip olduğu ivmeyi ve iple yaptığı açıyı bulunuz? a = 3,35 m/s 2 a = 4,50 m/s 2 a = 5,61 m/s 2 φ = 0,640 = 36,7

Problemler 1. Durgun suda 15.0 km/h hızla giden bir motor, 3.00 km/h akıntısı olan bir nehirde, a) Akıntıya karşı, b) Akıntı yönünde 40.0 km mesafeyi ne kadar zamanda gider? 2. Bir cisim yerden 60,0 m yükseklikten 20,0 m/s lik hızla, düşey olarak aşağıya doğru atılıyor. Cismin; a) Atıldıktan 1 saniye sonra yerden yüksekliğini, b) Yere çarpma hızını, bulunuz. 3. 4. 5. Uzunluğu 8,00 m olan bir otobüs 72,0 km/h hızla gitmekte iken uzunluğu 17,0 m olan ve 54,0 km/h hızla yol alan bir tırı yetişip onu geçiyor. a) Geçiş süresini, b) Bu süre içinde her bir aracın aldığı yolu bulunuz. Bir jet, uçak gemisine 140 mi/saat (63,0 m/s) hızla 2,00 s de iniyor. a) Jet 2,00 s sonra duruyorsa ivmesi nedir? b) Jet yavaşlarken yerdeğiştirmesi nedir? Bir şoför, yolu kapatan bir ağaç gördüğü anda frene basar ve -5,60 m/s 2 lik ivme ile 4,20 s de 62,4 m lik fren izi bırakarak ağaca çarpar. Otomobilin ağaca çarpış hızını bulunuz?

6. 7. 8. 9. 1865 de Jules Verne, 220 m uzunluğundaki bir top içerisine yerleştirilen bir kapsülü 10,97 km/s hıza ulaşacak şekilde fırlatarak insanları aya göndermeyi önerdi. Fırlatma esnasında uzay yolculuğu yapacak kişinin gerçek olmayacak kadar büyük olan ivmesi nedir? Bu değeri 9,81 m/s2 ile karşılaştırınız. 1.20 km yüksekte 600 km/h hızla yatay uçmakta olan uçaktan yerdeki bir noktaya yardım paketi atılacaktır. Pilotun yardım paketini bırakacağı anda hedef doğrultusunun düşeyle yapacağı açı ne olmalıdır? Başlangıçta orjinde yerleştirilmiş bulunan bir parçacık, a=3.00 j m/s 2 lik bir ivmeyle ve v i =5.00 i m/s lik bir ilk hıza sahiptir. a) Herhangi bir t anındaki konum vektörü ve hızı, b) t=2 s deki parçacığın koordinatı, hızı ve hızının büyüklüğünü bulunuz? Garip bir gezegende bulunan bir astronot, ilk hızı 9.00 m/s iken 15.0 m lik maksimum yatay bir uzaklığa sıçrayabilmektedir. Bu gezegende 1.00 kg kütleli bir cismi 1.00 m yükseklikten serbest bırakırsak kaç saniyede yere düşer? 10. Bir gemi rıhtıma 45.0 cm/s süratle yaklaşıyorken, kıyıdaki fenerin tepesinden gemiye yatayla 60.0º ve 15.0 m/s hızla bir paket atılacaktır. Fener gemi güvertesinden 8.75 m daha yüksektedir. Bu paketin gemiye düşmesi için gemi fenere hangi uzaklıkta iken paket atılmalıdır?

11. Bir kayak sporcusu, kayak pistini yatay 25.0 m/s lik bir hızla terkeder. İnişinde 35 o eğimi bir düzleme inmekte olduğuna göre, pisti terk ettiği nokta ile eğik düzleme değdiği nokta arasındaki mesafe nedir? 12. Başlangıçta orjinde yerleşmiş bulunan bir parçacık, a = 3.00 j m/s 2 lik bir ivmeyle ve v i = 5.00 i m/s lik bir ilk hıza sahiptir. a) Herhangi bir t zamanındaki konum vektörünü ve hızı nedir? b) Parçacığın t = 2.00 s deki koordinatlarını ve hızının büyüklüğünü (süratini) bulunuz? 13. 14. Bir barda, müşteri, yeniden doldurulmak üzere boş bir bira bardağını tezgah üzerinde kaydırır. Barmen bir an dalar ve bardak tezgahın kenarından kayarak tabandan 1.40 m uzakta döşemeye çarpar. Tezgahın yüksekliği 0.86 m ise, a) Bardak tezgahı hangi hızla terkeder? b) Tam döşemeye çarpmadan önce bardağın hızının dorultusu nedir? Namlu hızı 1000 m/s olan bir top bir dağın yamacı üzerinde bir çığ başlatma için kulanılmaktadır. Hedef toptan yatay olarak 2000 m ve yukarıya doğru 800 m uzaktadır. Top hangi açıyla ateşlenmelidir?

15. Bir ipin ucuna bağlı 2,00 kg kütleli bir cisim şekildeki gibi 1,20 m yarıçaplı dairesel bir yörüngede döndürülmektedir. Cismin A ve B noktalarındaki hızın şiddeti v i =1,50 m/s ve dairenin merkezi yerden 1,50 m yukarıda olduğu bilinmektedir. a) A noktasında b) B noktasında cisim serbest bırakılırsa taşın yere düştüğü noktanın O noktasına olan uzaklığı (menzili) nedir? c) A ve B noktalarında cisim bırakılmadan önce taşın ivmesi nedir?