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

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

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

DENEY 6 BASİT SARKAÇ

BASİT HARMONİK HAREKET

MÜHENDİSLİK ÖĞRENCİLERİ İÇİN FİZİK-1 LABORATUVARI GÜZ YARIYILI

Fizik 101: Ders 23 Gündem

DENEY 3 ATWOOD MAKİNASI

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

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

TRAKYA ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi / Makine Mühendisliği Bölümü. Basit Harmonik Hareket Deneyi Deney Föyü. Edirne

Hareket Kanunları Uygulamaları

ELASTİK DALGA YAYINIMI

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

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

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

DENEY 5 DÖNME HAREKETİ

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

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

: Bazı Uzunluk Ölçme Araçlarını Tanımlamak ve

DİNAMİK TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

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

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

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

Düzgün olmayan dairesel hareket

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

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

1. STATİĞE GİRİŞ 1.1 TANIMLAR MEKANİK RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER AKIŞKANLAR MEKANİĞİ DİNAMİK STATİK

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ HAREKET

Doç.Dr. Cesim ATAŞ MEKANİK ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER MEKANİĞİ DİNAMİK

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

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 3 FİZİKSEL SİSTEMLERİN SERBEST SALINIMLARI BASİT HARMONİK HAREKET (BHH)

G = mg bağıntısı ile bulunur.

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

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

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

BÖLÜM I GİRİŞ (1.1) y(t) veya y(x) T veya λ. a t veya x. Şekil 1.1 Dalga. a genlik, T peryod (veya λ dalga boyu)

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

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

Gerçekte yükler yayılı olup, tekil yük problemlerin çözümünü kolaylaştıran bir idealleştirmedir.

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

4.DENEY . EYLEMSİZLİK MOMENTİ

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

DİNAMİK 01 Giriş ve Temel Prensipler

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİZİK-1 LABORATUARI DENEY RAPORU. Deneyin yapılış amacının ne olabileceğini kendi cümlelerinizle yazınız.

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

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

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

Toplam

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

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

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

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 2

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

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

Fizik Dr. Murat Aydemir

RİJİT CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ: ENERJİNİN KORUNUMU

Fizik 101-Fizik I

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

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

Bölüm 3. Tek Serbestlik Dereceli Sistemlerin Zorlanmamış Titreşimi

Hareket ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Öneriler. Bu üniteyi çalıştıktan sonra,

MADDESEL NOKTALARIN DİNAMİĞİ

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ (Kinetik Enerji)

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

KUVVET, MOMENT ve DENGE

İÇİNDEKİLER

STATIK VE MUKAVEMET 4. Ağırlık Merkezi. Yrd. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu 2011 Seçme Sınavı

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

STATİĞİN TEMEL PRENSİPLERİ

BÖLÜM 9 ÇÖZÜLMESİ ÖNERİLEN ÖRNEK VE PROBLEMLER

A A A A A A A A A A A

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

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Video 01. Bir kuvvet, etkidiği cismin yerini değiştirebiliyorsa iş yapılıyor denir. İşin oluşabilmesi için kuvvet gerek şarttır.

3.1 Vektör Tipleri 3.2 Vektörlerin Toplanması. 3.4 Poligon Kuralı 3.5 Bir Vektörün Skaler ile Çarpımı RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ

Mekanik Deneyleri I ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Prof.Dr. Ertuğrul YÖRÜKOĞULLARI

Fizik 101: Ders 18 Ajanda

Fiz 1011 I. Vize UYGULAMA

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİZİK-1 LABORATUVARI DENEY RAPORU

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

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

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

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

T.C. SÜLEYMAN DEMĐREL ÜNĐVERSĐTESĐ MÜHENDĐSLĐK FAKÜLTESĐ MAKĐNE MÜHENDĐSLĐĞĐ BÖLÜMÜ

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

11. SINIF SORU BANKASI. 1. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 8. Konu TORK VE DENGE TEST ÇÖZÜMLERİ

DİNAMİK (4.hafta) İKİ PARÇACIĞIN BAĞIMLI MUTLAK HAREKETİ (MAKARALAR) Örnek 1

FİZİK PROJE ÖDEVİ İŞ GÜÇ ENERJİ NUR PINAR ŞAHİN 11 C 741

HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ

EĞRİSEL HAREKET : Silindirik Bileşenler

MKM 308 Makina Dinamiği. Eşdeğer Noktasal Kütleler Teorisi

Fizik 101: Ders 21 Gündem

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

Fizik 101: Ders 5 Ajanda

DENEY 3 ATWOOD MAKİNASI

Transkript:

YAYLI ve BASİ SARKAÇ 5.DENEY. Amaç: i) Bir spiral yayın yay sabitinin belirlenmesi vee basit harmonik hareket yapan bir cisminn periyodununn incelenmesi. ii) Basit sarkaç kullanılarak yerçekimi ivmesininn belirlenmesi. Araç ve Gereçler: Yay, farklı uzunlukta ip, kütle, çubukk metre, kronometre (zaman ölçer), milimetrik kağıt, bilimsel hesap makinesi. 1. Bili Basit Harmonik Hareket: Belirli aralıklarla tekrarlanan t harekete periyodik hareket, sabit bir nokta etrafında periyodik hareket yapan cismin hareketine ise titreşim hareketi denir. Genellikle sinüs veya kosinüs fonksiyonu olarak ifade edilen periyodik hareketleree harmonik hareket denir. Böyle bir hareket yapan bir parçacığın hiçbir kuvvetin etkisinde olmadığı konumu dene konumu ve herhani bir andaki konumunun k dene konumuna olan uzaklığı da uzanım olarak anılır. Parçacığı dene konumuna eri etirmeye çalışan kuvvet, uzanımla orantılı ise titreşim hareketine basit harmonik hareket (BHH) denir. Bir yaya asılı bir kütlenin denee durumundann uzaklaştırılarak serbest bırakılması sonucu Şekil 1.. BHH yapan parçacık. yaptığı hareket BHH dir. BHH de parçacığa etki eden eri etirici kuvvet F ve bu kuvvetin yönü y nin zıt yönünde olduğundan, F -kx (1) dir. Bu bağıntıdaki k orantı katsayısıdır. Diğer taraftan, parçacığa bir kuvvet etki ettiğinden Newton un ikinci kanununa öre bu eri etirici kuvvet, d d x F ma m m dir. Buradan, () d kxx m veya d y m kx 0 (3) denklemi yazılabilir. k m (; açısal frekans ) olmak üzere, bu son denklem d y x 0 şeklinde ifade edilir. (4) denklemine enellikle harmonik osilatör denklemi denir vee çözümü, A bir sabit enlik, δ başlanıç fazı olmak üzere (4) 1

y Asin t (5) şeklindedir. (5) bağıntısından hareket ederek; dx v Acos( t ) dv a Asin( t ) y elde edilir. Öte yandan açısal fr rekansın olduğu öz önüne alınırsa, basit harmonik hareketin periyodu da (6) (7) m k (8) olarak bulunur. Yerçekimi İvmesi: : Bilindiği ibi, yeryüzünde fazla yüksek olmayan bir yerden serbest bırakılan birr cisim ittikçe hızlanarak düşer. Cismin bir ilk hızı olmadığına öre harekete eçebilmesi için bir kuvvet erekir. Bu isee dinamiğin temel prensibine öre, cismin bir ivme kazanmasıyla açıklanabilir. Öte yandan serbest düşen cisim ittikçe hızlandığınaa öre cismin böyle bir ivme kazandığı açıktır. Cisme etki eden bu ivmeye () yerçekimi ivmesi, bu ivmenin oluşturduğu (G) kuvvetine de cismin ağırlığı denir. Bu takdirde, m cismin kütlesi ise, G m (9) dir. Başka bir deyimle G ağırlığ dünyanın cisme etki ettirdiği kuvvettir ve enelliklee ravitasyonn veya yerçekimi kuvveti olarak anılır. Ancak etki tepki prensibine öre, dünyanın cisme etki ettirdiği G kuvvetine karşılık cisim dee dünyaya, bu kuvvete eşit fakat zıt yönde bir kuvvet etki ettirmektedir. Basit Sarkaç: Bir ucundan tespit edilmiş uzunluğundaki i hafif iplikle taşınan m kütleli noktasal bir cismin oluşturduğu düzeneğe basit sarkaç denir (Şekil ). Basit sarkaç dene konumundan küçük bir açısı kadar uzaklaştırılıp serbest bırakılırsa m yerçekimi kuvvetiyle ipteki erilmesinin etkisi altında düşey bir düzlemde periyodik salınımlar yapar. (x, y) koordinat k eksenleri olarak Şekil 1 de verilen eksenler seçildiğindem nin x doğrultusundaki bileşeni y doğrultusundaki bileşeni ise m cos olur. Dolayısıyla ipteki erilmesi m cos ile denelenir. m sin, Şekil m sin bileşeni ise, m kütlesini 0 dene durumuna etirmeye çalışan eri etirici kuvvetin şiddeti olup, F msinθ şeklinde ifade edilebilir. açısının küçük (5 den küçük) olması halinde, sin olup, θ kuvvet, (10) x dir. Bu durumda eri etirici

x F -m -m (11) dir. O halde küçük x uzanımları için eri etirici kuvvet uzanımla orantılıdır ( F hareketi basit harmonik hareket tir. Buna öre k orantı katsayısı olmak üzere, x ). Dolayısıyla bu şart altında basit sarkacın F -kx (1) yazılabilir. (1) bağıntısındaki ( ) işareti eri etirici kuvvet olduğunu ifade eder. (11) ve (1) bağıntıları yardımıyla x m kx m veya k (13) yazılabilir. d x F m ile verilen dinamiğin temel bağıntısı yardımıyla d x kx m (14) elde edilir. dx x 0 k olmak üzere, (13) bağıntısı m şekline dönüşür. Bu bağıntı ise basit harmonik hareketin diferansiyel denklemidir. (15) denkleminin çözümü, A bir sabit olan enlik değeri, δ başlanıç fazı olmak üzere, x Asin( t δ) şeklindedir. Ancak başlanıç şartına bağlı olarak, çözüm (15) (16) x Acos( t δ) (16a) şeklinde de olabilir. Öte yandan olduğundan hareketin periyodu, m m k m (17) ile ifade edilir. Bu bağıntıdan küçük salınımlar için basit sarkaç periyodunun sarkaç cisminin kütlesine, salınımın enliğine bağlı olmadığı; sadece sarkaç uzunluğuna ve yerçekimi ivmesine bağlı olduğu anlaşılır. Ancak (17) bağıntısı açısının küçük olması halinde eçerlidir.. Deney Yay Sabitinin Belirlenmesi 1. Yayın ucuna bir m kütlesi asılır ve kütle dene durumundan bir miktar aşağıya doğru çekilerek serbest bırakılır. Bu durumda yay ve kütleden oluşan sistem dene durumu etrafında BHH yapar.. BHH in periyodunu belirlemek için 10 tam salınımlık süre ölçülür. Bu değerlerden ortalama periyot hesaplanır. Sonuçlar ablo 1 e işlenir. 3

Şekil 4. Yaylı sarkaç. m kütlesi asıldığı zaman yay y kadar uzar. Yay kuvveti kütlenin ağırlığına eşit olunca dene oluşur. Kütle dene konumundan y A kadarr aşağı çekilir ve serbest bırakılırsa BHH özlenir. 3. Yaya asılan kütleler ittikçe arttırılarak benzer şekildee ortalama periyot hesaplanır. Sonuçlar ablo 1 e işlenir. ablo 1 m (k) 10 (s) ort (s) (s ) k (N/m) 4. 5. işlenir. ablo 1 deki değerlerden Çizilen bu eğriden seçilen f m iki tane m, rafiği çizilir. Bu eğri (8) bağıntısına öree orijinden eçen bir doğru olmalıdır. değer çifti için (8) bağıntısı yardımıyla yay sabiti hesaplanır. Sonuçlar ablo 1 e Yerçekimi İvmesinin Belirlenmesi 6. Asılma noktasından sarkaç cismine kadar olan ip boyu bir cetvel yardımıyla ve kürenin R çapı kompas kullanılarak ölçülerek sarkacın R uzunluğu hesaplanır. Bu işlem 4 farklı ip için ölçülerekk değerler ablo ye işlenir. Şekil 5 7. Sarkaç denee konumundann bir miktar (yaklaşık 5 ) ayrılarak salınım yapması sağlanır. Sabit bir noktadan sarkacın aynı yöne doğru ardı ardınaa iki eçişi bir salınım olmak üzere 10 tam salınım için eçen süre kronometre ile okunarak sarkaç periyodu bulunur. Sonuçlar ablo ye işlenir. 4

8. Bu işlemler farklı uzunluklu sarkaçlar (en az 4 tel) için tekrarlanarak bulunan değerler ablo ye işlenir. R 10cm R 5cm =.. erçek 9,8 ms ablo R (m) 10 (s) ort (s) ort (m/s ) erçek 9. ablo den yararlanarak f ivmesi hesaplanır. rafiği çizilir. Grafikten bulunan oranı ve (17) ifadesi yardımıyla yerçekimi 10. Yerçekimi ivmesinin bulunulan yerde bilinen değeri yardımıyla nin belirlenmesinde yapılan bağıl hata, erçek erçek ort. erçek (18) bağıntısından hesaplanarak ablo ye işlenir. 5