30.03.2017 HARRAN ÜNIVERSITESI EĞITIM FAKÜLTESI 2. DÖNEM VIZE SINAVI Soru1) 3 cm kenar uzunluklu sekiz dolu plastik küp aşağıdaki şekildeki gibi birbirine yapıştırılıyorlar. (a) Cisimlerin düzgün hacimsel yük yoğunluğu 400nC/m 3 ise cisimlerin her birinde yük ne kadardır? (b) Cisimlerin açıkta bulunan lerinde düzgün sel yük yoğunluğu 15nC/m 2 ise cisimlerin her birinde yük ne kadardır? Soru 2) Aşağıdaki şekilde aralarında küçük bir uzaklık bulunan iki nokta yükün elektrik alan çizgileri iki nokta yükün elektrik alan çizgileri görülmektedir. (a) q 1 /q 2 oranını bulunuz. (b) q 1 ve q 2 nin işaretlerini bulunuz ve nedenini açıklayınız. Soru 3 ) m kütleli q yüklü iki özdeş boncuk, sürtünmesiz iletken olmayan duvarlı R yarıçaplı yarıküresel bir çanağa konulduğunda aralarında R uzaklık oluncaya dek hareket ediyorlar. Her bir boncuğun yükünü bulunuz.
Soru 4 ) (a) Elektronun 200N/C düzgün elektrik alanında, hareketi boyunca sahip olduğu ivme nedir? (b) Eğer L= 0.1m ise elektronun elektrik alanı yatayda ne kadar zamanda geçtiğini bulunuz. (c) Elektrik alanındayken elektronun y düşey yerdeğiştirmesi ne kadardır? (m_elektron=9.11x10-31 kg, V_ilk=3x10 6 m/s, q_elektron=-1.6x10-19 C) Soru 5 ) Aşağıdaki cismde seçili eş parçalarının sahip olduğu elektriksel akıların büyüklüklerini sıralayınız ve nedenini formülle açıklayınız.
Soru 6) Şekildeki nokta yükü çevreleyen kapalı lerden geçen elektrik akılarını büyüklükçe sıralayınız ve nedenini formülle belirtiniz. Soru 7 ) Şekildeki a yarıçaplı kürenin içindeki bir noktadaki elektrik alanı veren formülsel ifade nedir? Soru 8 ) Aşağıdaki sadece 4 cismin rampanın aşağısına iniş sürelerini bulup, sıralayınız ve nedenini açıklayınız. I (katı küre)= 2/5 MR 2, I (katı silindir)= 1/2 MR 2, I (ince duvarlı içi boş silindir)= MR 2, I (içi boş küre)= 2/3 MR 2 NOT: 7. Ve 8. Sorular 15puan, diğerleri 10puandır. Derleyen: Yrd. Doç.Dr. ilker Can Çelik Harran Üniversitesi Fizik Bölümü
CEVAP ANAHTARI Cevap 1) Her biri için toplam yük= Her küp aynı hacime sahip olacaktır, Yüzeyleri 9cm 2 olan toplam sayılarını bulmamız gerekmektedir. Cevap 2) Q 1 negatifken, q 2 pozitiftir. Elektrik alan çizgilerinin yönü bunu belirler. Cevap 3 )
Cevap 4) (a) (b) (c) Cevap 5 ) ϕ=e.a.cosθ ise, kosinüs değerinin pozitif olduğu 1. bölgede akı en büyük, sıfır olduğu 2. bölgede akı sıfır ve negatif olduğu 3. bölgede akı negatif çıkar. Akı skaler bir büyüklüktür. ϕ 1 pozitif > ϕ 2 sıfır > ϕ 3 negatif Cevap 6) Hepsi aynıdır. Çünkü elektriksel akı, onu saran Gauss şeklinden bağımsızdır. ϕ = q iç / ε o skaler değerinden ibaret olan akı formülündende görüleceği gibi elektriksel akı sadece yükü saran Gauss inin içindeki yük miktarına bağlıdır. Her içindeki yük aynı olduğundan sabit olan ε o değeri cevabı etkilemez. Cevap 7)
Cevap 8 ) Mekanik enerjinin korunumu uygularsak, Yalnız, burada dikkat edilmesi gereken husus, K 2 kinetik enerjisinin aslında hem öteleme hem de dönme kinetik enerjisinin toplamı olduğunu bilmektir. Çünkü cisimler sadece ötelenmezken, dönerek aşağıya ulaşmışlardır. Genel olarak dönme kinetik enerjisi K 2 (dönme)= ½ x I x ω 2 = ½ x I x ( / ʋ R) 2 olarak yazılmaktadır. Buradaki I= eylemsizlik momenti olup, genel olarak I=c x (½.M.R 2 ) şeklinde yazılabilir. C bir katsayı olup, seçilen şekle göre değişecektir. Zaten soruda da eylemsizlik momentinin verilen değerlerinden C katsayıları bulunabilir. I (katı küre)= 2/5 MR 2, I (katı silindir)= 1/2 MR 2, I (ince duvarlı içi boş silindir)= MR 2, I (içi boş küre)= 2/3 MR 2 ise C katsayılarının sırasıyla c 1 =2/5, c 2 =1/2, c 3 =1, c 4 =2/3 olduğu aşikardır. Buradan da, c katsayısı büyük olanın öteleme hızının en az olacağı bulunur. C si en az olan cismin dönmeye az enerji harcarken, ötelemeye yani verilen mesafeyi katetmeye daha çok enerjisi olacaktır. Yani, çabucak yarışı önde bitirecektir. Sonuç olarak cevap: katı küre, katı silindir, içi boş küre, ince duvarlı içi boş silindir cisimleri bu sıraya göre yarışı ilkten sona doğru bitirmiş olur.