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



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

3. EĞİK DÜZLEMDE HAREKET

DİNAMİK TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

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

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

Fizik 101: Ders 7 Ajanda

Hareket Kanunları Uygulamaları

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

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

İÇİNDEKİLER

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

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

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

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

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

DENEY 3 ATWOOD MAKİNASI

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

G = mg bağıntısı ile bulunur.

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

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

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

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

DİNAMİK 01 Giriş ve Temel Prensipler

: Bazı Uzunluk Ölçme Araçlarını Tanımlamak ve

DENEY 5 DÖNME HAREKETİ

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

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

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

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

GÜÇ Birim zamanda yapılan işe güç denir. SI (MKS) birim sisteminde güç birimi

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

Düzgün olmayan dairesel hareket

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

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

DENEY 1. İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi

Fiz 1011 I. Vize UYGULAMA

DENEY 6 BASİT SARKAÇ

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

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

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

İş-Kinetik Enerji, Potansiyel Enerji, Enerji Korunumu

Video Mekanik Enerji

2 SABİT HIZLI DOĞRUSAL HAREKET

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

KUVVET, MOMENT ve DENGE

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

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

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

DENEY 1 - SABİT HIZLA DÜZGÜN DOĞRUSAL HAREKET

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

Newton Kanunlarının Uygulaması

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

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

Fizik 101: Ders 21 Gündem

Bölüm 9: Doğrusal momentum ve çarpışmalar

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

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

Rijit Cisimlerin Dengesi

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

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ HAREKET

6. Sınıf Fen ve Teknoloji

elde ederiz

HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ

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

Rijit Cisimlerin Dengesi

KUVVETLER VEKTÖRDÜR BU YÜZDEN CEBİRSEL VEKTÖR TEKNİKLERİ KULLANMALIYIZ

İŞ Bir F kuvveti uygulandığı cismin yer değiştirmesini sağlıyor ise bu kuvvet cisim üzerine iş yapıyor demektir. İş W sembolü ile gösterilir.

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

elde ederiz. Bu son ifade yeniden düzenlenirse,

11. SINIF SORU BANKASI. 1. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 7. Konu İTME VE ÇİZGİSEL MOMENTUM TEST ÇÖZÜMLERİ

Fizik 101-Fizik I

DENEY 1 SABİT HIZLA DÜZGÜN DOĞRUSAL HAREKET

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

S-1 Yatay bir düzlem üzerinde bulunan küp şeklindeki bir cismin yatay düzleme yaptığı basıncı arttırmak için aşağıdakilerden hangileri yapılmalıdır?

1)Aşağıdaki konum-zaman grafiğine göre bu hareketlinin 0-30 saniyeleri arasındaki ortalama hızı nedir?

RİJİT CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ: ENERJİNİN KORUNUMU

Fizik 101-Fizik I Statik Denge ve Esneklik

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

- 1 - ŞUBAT KAMPI SINAVI-2000-I. Grup. 1. İçi dolu homojen R yarıçaplı bir top yatay bir eksen etrafında 0 açısal hızı R

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu 2011 Seçme Sınavı

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

CĠSMĠN Hacmi = Sıvının SON Hacmi - Sıvının ĠLK Hacmi. Sıvıların Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır? d = V

6. Sınıf Fen ve Teknoloji

5N Newton un hareket yasaları

GÜZ YARIYILI FİZİK 1 DERSİ

9. MANYETİK ALAN AMAÇLAR

DENEY 2 SABİT İVME İLE DÜZGÜN DOĞRUSAL HAREKET VE DÜZLEMDE HAREKET

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

Bağıl hız ve bağıl ivme..

11. SINIF SORU BANKASI. 1. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 5. Konu İKİ BOYUTTA HAREKET (ATIŞ HAREKETLERİ) TEST ÇÖZÜMLERİ

ENERJİ. Konu Başlıkları. İş Güç Enerji Kinetik Enerji Potansiyel Enerji Enerji Korunumu

Bir boyutta sabit ivmeli hareket..

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

Kütlesi 10 kg olan bir taş yerden 5 m yüksekte duruyor. Bu taşın sahip olduğu potansiyel enerji kaç Joule dür? (g=10n/s2)

Q7.1. Bir elma aşağı doğru serbest düşme hareketi yapmaktadır.

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

KİNETİK ENERJİ, İŞ-İŞ ve ENERJİ PRENSİBİ

EŞ POTANSİYEL VE ELEKTRİK ALAN ÇİZGİLERİ. 1. Zıt yükle yüklenmiş iki iletkenin oluşturduğu eş potansiyel çizgileri araştırıp bulmak.

Sistem Dinamiği. Bölüm 3- Rijit Gövdeli Mekanik Sistemlerin Modellenmesi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

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

Transkript:

3. EĞĐK DÜZLEMDE HAREKET Hazırlayanlar Arş. Gr. M. ERYÜREK Arş. Gr. H. TAŞKIN AMAÇ Eğik düzlemdeki imeli hareketi gözlemek e bu hareket için yol-zaman, hız-zaman ilişkilerini incelemek, yerçekimi imesini e eğik düzlem ile sürtünme katsayısını ölçmek. ARAÇLAR Eğik düzlem,tahta blok, cetel, kronometre, dinamometre. GĐRĐŞ Bir cismin ortalama hızı onun birim zamanda aldığı yol olarak tanımlanır. Yani cisim bir süresince kadar yer değiştirmiş ise ortalama hızı ort = (1) 2 olarak tanımlanır. Hızın sabit olduğu (zamanla değişmediği) bir harekette yolzaman grafiği Şekil 1' de görüldüğü gibi bir doğrudur. Bu doğrunun eğimi cismin sabit hızını erir. 2 1 = tan = = t2 t1 (2) 1 t t 1 2 t Şekil 1. Sabit hızla hareket eden cismin yol-zaman grafiği. Böylece hızın sabit olduğu bir hareket için yol-zaman grafiğinin denklemi = t (3) olacaktır. Hızın sabit olduğu durumdaki hız zaman grafiği ise Şekil 2 deki gibi zaman eksenine paralel bir doğru olacaktır. Bu grafik bize hızının zamanla değişmediğini, sabit kaldığını anlatmaktadır. 31

Hızın sabit olmadığı (zamanla değiştiği) hareketlere imeli hareketler denilmektedir. Eğer bir cismin hızı zamanla doğrusal olarak artıyor ya da azalıyorsa cismin bu hareketine sabit imeli hareket denilmektedir. Böylece ime birim zamandaki hız değişimi, yani t Şekil 2. Sabit hızla (4) hareket eden cismin hız-zaman grafiği. olarak tanımlanmaktadır. (Eğer hız zamanla azalıyorsa bu durumda cisim negatif imeli bir hareket yapıyordur.) Sabit imeli bir harekette yol-zaman grafiği eğer ilk hız sıfır ise Şekil 3 deki gibi bir parabol olur. Bu parabolün denklemi = 1 at 2 2 (5) biçimindedir. Görüldüğü gibi burada alınan yol zamanla doğrusal olarak değil zamanın karesiyle orantılı olarak artmaktadır. 0 t' t Şekil3. Sabit imeli hareket yapan bir cismin yol-zaman grafiği Eğer cismin herhangi bir andaki hızını (anlık hız eya ani hız) bulmak istersek, yol-zaman eğrisinde göz önüne aldığımız, bu zamana karşılık gelen noktadaki teğetin eğimini hesaplamamız gerekir. Böylece Şekil 3' deki t' anı için ani hız ( t' ) = tan = bağıntısından hesaplanır. (6) Đlk hızın sıfır olduğu bir imeli harekette hız-zaman grafiği ise hız zamanla doğrusal olarak arttığından Şekil 4 deki gibi bir doğru olur. Bu doğrunun denklemi = at (7) (t') 2 1 t t 1 2 t' Şekil 4. Sabit imeli hareket yapan cismin hız-zaman grafiği. t 32

biçimindedir. Bir t anındaki anlık hız ( t' ) grafikten doğrudan bulunabilmektedir. Bu doğrunun eğimi de bize hareketin imesini erecektir. a = tan = 2 1 = (8) t2 t1 Hızın zamanla doğrusal olarak değişmediği hareketlerde ardır. Bu tür hareketlere değişken imeli hareketler denilmektedir. Şekil 5 deki hız-zaman grafiği değişken imeli bir harekete aittir. V Şekil 5. Değişken imeli bir hareket için hız-zaman grafiği. t' t Burada herhangi bir t' anındaki ime (ani ime) t' anına karşılık gelen noktadaki teğetin eğiminin hesaplanmasıyla bulunur. Yani ( ) a t' olur. = tan = (9) SÜRTÜNME KUVVETĐ, STATĐK SÜRTÜNME KUVVETĐ Sürtünme kuetinin daha iyi anlaşılabilmesi için basit bir deney yapmak faydalı olacaktır. F (a) (b) Şekil 6a-6b. Sürtünme kuetinin belirlenmesi için gerekli deney düzenekleri Bunun için size erilen bir tahta bloğu, tahta zemin üzerine yerleştiriniz. Tahta bloğa bir dinamometreyi tutturunuz (Şekil 6a). Dinamometrenin ucundan yaaşca çekiniz, uyguladığınız kuetin bloğu harekete geçirmediğini göreceksiniz. Newton 'un ikinci yasasına göre bir cisim, uygulanan kuetin etkisi ile imeli hareket yapmalıdır. Bu durumda cisim hareket etmediğine göre cisme etki eden net kuet sıfırdır (eylemsizlik prensibi). Ancak görünen tek kuet sizin uyguladığınız kuettir. Burada cismin hareketini engelleyen e uygulanan kuete zıt yönde yönelmiş bir kuetin arlığı söz konusudur. Đşte bu kuete 33

sürtünme kueti denir. Sürtünme kueti her zaman hareketi engelleyici yöndedir. Yatay bir yüzey üzerinde duran bir cismi harekete geçirmek için üzerinde bulunduğu yüzeye paralel doğrultuda uygulanması gereken minimum kuet statik sürtünme kuetine eşit olmalıdır. Bu tanımlara göre statik sürtünme kuetini kolayca ölçebilirsiniz. Bunun için cisme uyguladığınız kueti arttırınız. Cismin harekete başladığı andaki kueti dinamometreden okuyunuz. Ölçtüğünüz kuet statik sürtünme kuetine eşittir. Böylece tahta yüzeyin cisim üzerine uyguladığı sürtünme kuetini bulmuş olursunuz. Yapılan deneyler sürtünme kuetinin, sürtünen yüzeyleri sıkıştıran normal kuetle orantılı e yüzeylerin cinsine e fiziksel durumuna bağlı olduğunu göstermişlerdir. k sürtünme katsayısı, N normal kuet olmak üzere sürtünme kueti; F s =kn (10) dir. Şekil 7 ye göre N=W=mg, F=F s olduğundan cismin kütlesi biliniyorsa sürtünme katsayısı kolayca bulunabilir. Eşitlik (10) da görüldüğü gibi sürtünme kueti sürtünen yüzeylerin büyüklüğüne bağlı değildir. Bunu görebilmek için cismin farklı bir yüzeyini tahta düzleme oturtunuz e yaptığınız işlemleri tekrarlayarak, sürtünme kuetini e N F s F W Şekil 7. Sürtünmeli yüzey üzerindeki cisme etkiyen kuetlerin gösterimi katsayısını bulunuz. Elde ettiğiniz değerlerin birbirlerine yakın olduğunu göreceksiniz. SÜRTÜNMELĐ, SÜRTÜNMESĐZ EĞĐK DÜZLEM Bilindiği gibi yeryüzü yakınında serbest düşmeye bırakılan tüm cisimler sabit g = 9.80 m/s 2 imesi ile düşerler. Serbest düşme hareketi ayrıntıları ile kolayca gözlenemeyecek kadar hızlı bir harekettir. Bu nedenle yapacağımız deneyde yerçekimi imesini ölçebileceğimiz eğik düzlem deney düzeneğini kullanacağız. N=mgcos F=mgsin W=mg N`=mgcos h D Şekil 8. Sürtünmesiz eğik düzlem. 34

Şekil 8' deki sürtünmesiz eğik düzlemi göz önüne alalım. Burada m kütleli cismi hareket ettiren kuet onun W=mg ağırlığının düşey bileşeni olan F = mgsin (11) kuetidir. W=mg ağırlığının yatay bileşeni olan N' = mg cos kueti ise sadece cismi yüzeye bastırmaya çalışır, yani harekete bir etkisi yoktur. N = mgcos kueti, bu kueti dengeleyen bir tepki kueti olarak ortaya çıkar. Newton' un 2. yasası cisme etki eden kuetin F=ma (12) ya eşit olacağını söyler. Böylece denklem (11) e denklem (12) in birbirlerine eşitlenmesi ile kayma imesi için, a = gsin ifadesi bulunur. Görüleceği gibi kayma imesi a daima g yerçekimi imesinden küçük olmaktadır. Çünkü sin daima 1 den küçüktür. (13) Şimdi de Şekil 9' daki sürtünmeli eğik düzlemi gözönüne alalım. Burada cismi harekete geçiren net kuet artık F = mgsin değil F = mgsin F = mgsin kmgcos (14) net s N=mgcos F s =kn F=mgsin D N`=mgcos W=mg h Şekil 9. Sürtünmeli eğik düzlemde bir cismin serbest cisim diyagramı. kuetidir. Çünkü sürtünme kueti harekete daima zıt yönlüdür e idealize edilmiş şekliyle sadece normal kuete e birbiri üzerinde kayan maddelerin cinsine bağlıdır. Temas yüzeyinin alanına e hıza bağlı değildir (k, sürtünme katsayısıdır). Denklem (14) ün ma 'ya eşitlenmesiyle cismin sürtünmeli eğik düzlemdeki kayma imesi ( sin cos ) (15) a = g k 35

olarak hesaplanır. Eğer net kuet F net =0 ise Newton'un 2. yasası gereği cisim ya durgun kalacaktır ya da küçük bir itmeyle sabit hızla (imesiz) kaymaya başlayacaktır. Net kuetin sıfıra eşitlenmesiyle sınır açısı yani cismin tam kaymaya başladığı andaki açı; s = tan 1 ( k) (16) olarak hesaplanır. DENEYĐN YAPILIŞIYAPILACAK ĐŞLER 1.Statik Sürtünme Kueti e Sürtünme Katsayısının Bulunması: Terazi yardımıyla bloğun kütlesini ölçünüz. Tahta bloğu düzleme yerleştiriniz e dinamometre yardımıyla üç farklı statik sürtünme kuet değerlerini tespit ederek ölçümleri deney raporuna yazınız. 2.Sürtünmeli Eğik Düzlemde Sınır Açısının Belirlenmesi: Tahta bloğunuzu eğik düzleminiz üzerinde bir konuma yerleştiriniz. Eğik düzlemi üzerinde bulunan ida aracılığı ile yükseltiniz.(tahta bloğu yükseltirken yaaş hareket ediniz.) Tahta bloğun kaymaya başladığı andaki yükseklik için beş farklı değeri deney raporuna yazınız. Burada önemli olan tahta bloğu her ölçüm için eğik düzlemin farklı noktalarına yerleştirmenizdir, çünkü sürtünme katsayısı eğik düzlem üzerinde her noktada farklı olabilir. 3.Sürtünmeli Eğik Düzlemde, Alınan Yolun Zamana Bağımlılığının Đncelenmesi Eğik düzlemin eğim açısını ayarlayınız.(eğim açısını 2.kısımda hesapladığınız sınır açısından büyük bir değere ayarlayınız. Neden böyle bir seçim yapıldığını deney raporunun sonuçyorum bölümünde yorumlayınız.) Tahta bloğu daha önceden belirlenmiş (= 20,40,60,80,100 cm) beş farklı konumdan kaymaya bırakınız e kronometre yardımı ile her nokta için dört kez iniş sürelerini ölçünüz. Ölçtüğünüz bu değerleri deney raporuna yazınız. VERĐLERĐN ÇÖZÜMLENMESĐ 1. Ölçtüğünüz farklı statik sürtünme kueti değerlerinden e tahta bloğun kütlesinden yararlanarak gerekli bağıntılar yardımıyla her bir eri için sürtünme katsayını hesaplayarak ortalama değerini bulunuz. 2. Ölçtüğünüz farklı yükseklik değerleri (h) ile bu yükseklik değerlerine karşılık gelen taban uzunlukları için sınır açısını hesaplayınız e sürtünme katsayısını bulunuz. 3. Ölçtüğünüz t değerleri için -f(t) e -f(t 2 ) grafiklerini çiziniz. Grafiğin eğiminden tahta bloğun imesini hesaplayınız.gerekli bağıntılardan yararlanarak g yerçekimi imesini bulunuz e bilinen değer ile karşılaştırınız. 36

KAYNAKLAR 1. D. Halliday -R. Resnick, Temel Fizik ( çeiri) 2. Richards Sears,Werh Zemansky, Modern Üniersite Fiziği (çeiri) 3. Đsmet Ertaş, Denel Fizik Dersleri, Ege Üni. Basımei 4. Enis Erdik, Mekanik e Maddenin Özellikleri, Ank. Üni. Fen Fak. Yayınları 37