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

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

BÖLÜM 9 ÇÖZÜLMESİ ÖNERİLEN ÖRNEK VE PROBLEMLER

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

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

Fizik 101: Ders 17 Ajanda

elde ederiz. Bu son ifade yeniden düzenlenirse,

: MAXWELL TEKERLEĞİ. Deneyin Adı Deneyin Amacı

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

DENEY 5 DÖNME HAREKETİ

HARRAN ÜNİVERSİTESİ 2016 YILI ZİRAAT FAKÜLTESİ FİNAL SINAVI SORU ÖRNEKLERİ

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

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

Fizik 101: Ders 4 Ajanda

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

A A A A A A A A A A A

Görev çubuğu. Ana ölçek. Verniye çene. Hareketli ağız. Şekil 1.1: Verniyeli kumpas

Fizik 101: Ders 18 Ajanda

KİNETİK ENERJİ, İŞ-İŞ ve ENERJİ PRENSİBİ

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

ATALET MOMENTİ. Amaçlar 1. Rijit bir cismin veya rijit cisim sistemlerinin kütle atalet momentinin bulunması.

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

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

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

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

Fiz 1012 Ders 6 Manyetik Alanlar.

TORK VE DENGE 01 Torkun Tanımı ve Yönü

ELK-301 ELEKTRİK MAKİNALARI-1

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

HARRAN ÜNIVERSITESI EĞITIM FAKÜLTESI 2. DÖNEM VIZE SINAVI

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

KUVVET, MOMENT ve DENGE

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

Şekil 6.1 Basit sarkaç

İtme Momentum Açısal Momentum. Futbol da Şut

Fizik 101: Ders 21 Gündem

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ (Kinetik Enerji)

FIZ Uygulama Vektörler

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

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

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

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

DENEY 1. İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi

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

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

Karabük Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi... STATİK (2. Hafta)

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

Toplam

Bölüm 6 AKIŞ SİSTEMLERİNİN MOMENTUM ANALİZİ

DENEY 3 ATWOOD MAKİNASI

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

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

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

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

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ SINIF DEĞERLENDİRME SINAVI

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

elde ederiz

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

PARÇACIKLAR SISTEMLERİNİN DİNAMİĞİ

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

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

1.Seviye ITAP 17 Aralık_2012 Sınavı Dinamik VIII-Dönme_Sorular

DİNAMİK 01 Giriş ve Temel Prensipler

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

Düzgün olmayan dairesel hareket

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

AĞIRLIK MERKEZİ VE ALAN ATALET MOMENTLERİ

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFER LABORATUVARI ISIL IŞINIM ÜNİTESİ

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

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

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

MKM 308 Makina Dinamiği. Eşdeğer Noktasal Kütleler Teorisi

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

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

T.C. İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ TEMEL FİZİK I DENEYLERİ

Hareket Kanunları Uygulamaları

STATIK MUKAVEMET. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

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

DENEY 4 ÇARPIŞMALAR VE LİNEER MOMENTUMUN KORUNUMU

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

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

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 1 Çözümler

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

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ

Mukavemet-II PROF. DR. MURAT DEMİR AYDIN

207 Kinezyoloji I. Kinezyolojide Temel Kavramlar - 2. yrd.doç.dr.emin ulaş erdem

FL 3 DENEY 4 MALZEMELERDE ELASTĐSĐTE VE KAYMA ELASTĐSĐTE MODÜLLERĐNĐN EĞME VE BURULMA TESTLERĐ ĐLE BELĐRLENMESĐ 1. AMAÇ

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

Bağıl hız ve bağıl ivme..

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

YAPI STATİĞİ MESNETLER

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

BTÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVARI DERSİ

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

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

4 ESNEK VE ESNEK OLMAYAN ÇARPIŞMALAR

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

RİJİT CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ: ENERJİNİN KORUNUMU

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

PROBLEMLERLE GÖRELİ MEKANİK VE ELEKTRODİNAMİK

Transkript:

Deney No : M3 Deneyin Adı : EYLEMSİZLİK MOMENTİ VE AÇISAL İVMELENME Deneyin Amacı : Dönme hareketinde eylemsizlik momentinin ne demek olduğunu ve nelere bağlı olduğunu deneysel olarak gözlemlemek. Teorik Bilgi : Günlük yaşamdan büyük kütleli cisimlerin zor hareket ettirildiğini ve onları hareket ettirebilmek için diğer hafif cisimlere oranla daha fazla enerji harcamamız gerektiğini biliyoruz. Bu basit gözlem bize kütlenin en genel anlamda cismin harekete karşı gösterdiği isteksizlik yani direnç olduğunu söylemektedir. Doğada cisimler dönme ve öteleme (bir doğru boyunca yapılan hareket) hareketi yapabilirler. Şimdi bir kütleyi F kuvveti ile a kadar ivmelendirmeye çalıştığınızı düşünün. Cismin kütlesine göre az veya çok zorlanırsınız. Zorlanmanızın kaynağı bu harekete direnç gösteren kütledir. Cisim bu kuvvete rağmen eylemsiz kalmak istemektedir. Bu nedenle lineer kinetikte kütle, eylemsizliğin bir göstergesi olarak tanımlanır. Newton da kütle için bu nedenle eylemsizlik ifadesini kullanmıştır. Aynı kütleyi bir eksen etrafında veya kendi kütle merkezi etrafında döndürmeye çalışın. Cismi döndürmeye çalıştığınız eksene ve kütlesine bağlı olarak cismin dönmeye de karşı bir direnç gösterdiğini görürsünüz. Örneğin ağır bir çubuğu kütle merkezi etrafında döndürmekle, en uç kenarından döndürmek için harcayacağınız çaba aynı olmayacaktır. Öyleyse cisimler lineer (öteleme) harekete gösterdikleri isteksizliği dönme hareketinde de gösteriyor diyebilir miyiz? İşte dönmedeki bu zorluğa eylemsizlik momenti veya rotasyonel eylemsizlik diyoruz. Lineer hareketteki dönmeye karşı zorluk yalnızca kütleye bağlı olarak ifade edilirken, dönme (rotasyon) hareketinde cismin göstereceği direnç yani cismin eylemsizlik momenti seçilen eksene ve kütleye aynı anda bağlıdır. Dönme hareketi için hareket kanunu; olarak ifade edilir. Burada τ döndürme kuvveti yani tork olup birimi Newton.metre (SI) dır. Açısal ivmenin birimi ise radyan/sn 2 dir. Eylemsizlik momenti I nın birimi ise kg.m 2 dir. 4.1 denklemine yakından bakalım. Tanımdan α = dω/dt olduğu bilinmektedir (ω açısal hız). O hâlde eğer cisme etki eden tork sıfır ise; 4.1 olur. Yani bu durumda cismin açısal momentumu L=Iω korunur! Bu 3. deneydekilerden farklı bir korunum yasası demektir. Eğer cisme herhangi bir tork etki etmiyorsa, o hâlde açısal momentum bir hareket sabitidir. Eylemsizlik momenti birçok kütleden oluşmuş bir sistem için en genel şekilde şöyle formüle edilebilir. 4.2 Sürekli kütle dağılımları içi 4.2 denklemi düzenlenmelidir: Belirlenmiş bir koordinat sistemine göre herhangi bir noktanın yeterince yakın civarındaki kütle için m i ρ(r i )ΔV i değişimi yapılırsa, 4.2 denklemi 4.3

hâlini alır. Burada R i, seçilen kütlenin dönme eksenine olan dik uzaklığı göstermektedir. Sürekli cisimler için bu toplamı aşağıdaki şekilde integrale dönüştürmek mümkündür: Genel olarak eylemsizlik momenti bir tek sayıyla değil, cismin geometrisine bağlı olarak birden fazla sayıyla belirlenir. Örneğin, dikdörtgen bir levhanın iki adet simetri ekseni vardır ve herbir eksene göre farklı bir eylemsizlik momentine sâhiptir (Aşağıdaki şekilde I x ve I y ). Bu eksenlere asal eksenler adı verilir. 4.4 Şekil 4.1 Simetri ekseni z boyunca yönelmiş bir silindir için iki farklı asal eksen vardır. İkisi x ve y ekseninde üçüncüsü ise z ekseninde yatan eksen. Bu eksenlere tekabül eden eylemsizlik momentleri I x = I y ve I z dir. Benzer bir muhakemeyle küre için bir adet eylemsizlik momenti bileşeni olacağı kolaylıkla anlaşılır. Bazı simetrik cisimler için 4.4 denklemi yardımı ile kütle merkezi etrafında asal eksenlere göre hesaplanmış teorik eylemsizlik momenti ifadeleri şöyledir. a) M kütleli r yarıçaplı düzgün bir disk veya dolu silindir; I km = b) M kütleli L uzunluklu çubuk; I km = c) M kütleli dönme ekseninden r mesafe uzaklıkta noktasal kütle; I km = mr 2 d) Dolu küre; I km = mr 2 e) İnce küresel kabuk; I km = mr 2 f) Silindirik kabuk; I km = mr 2

Deneyin yapılışı : Şekil 4.2. Deney düzeneği Deney düzeneği masa üzerinde Şekil 4.2'de ki gibi kurulu haldedir. Deney sonucunda disk, silindir, küre ve çubuk için ayrı ayrı deneysel ve teorik eylemsizlik momentleri hesaplanacaktır. Deneyde şu işlemler takip ediniz. Deneysel Veriler : 1. İlk olarak periyot ölçümü yapılacak olan küreyi dönme eksenine yerleştiriniz. 2. Siyah renkli şerit ışık bariyerinden geçecek şekilde, cismi 90 derece döndürerek bırakınız ve periyodu ölçünüz. Daha sonra kürenin çevresini ve kütlesini ölçünüz. T küre = Ç küre = m küre= 3. Bu periyot değerini ve formül 4.5 i kullanarak kürenin eylemsizlik momentini (I küre ) hesaplayınız. 4.5 Burada D düzeneğe özgü açısal yer değiştirme faktörüdür ve değeri dır I D küre=

Teorik kısımda verilen kürenin eylemsizlik momenti ifadesi kullanılarak Teorik eylemsizlik momentini hesaplayınız ve elde ettiğiniz değeri deneysel sonuçla karşılaştırınız. I T küre= Bağıl Hata=.. 4. Sıradaki adımda disk in çapını ve kütlesini ölçün sonrasında aynı işlemleri disk için gerçekleştirin. T silindir = R disk = m disk= I D silindir= I T silindir= Bağıl Hata=.. 5. Bir sonraki adımda ilk olarak demir çubuğun periyodunu ölçerek kaydedin. Sonrasında demir çubuk üzerine silindirik kütleleri dönme merkezinden eşit mesafede bulunacak şekilde yerleştirin (r 1 =r 2 ). Bu sistemin periyodunu ölçün ve bu değeri kaydedin. Ölçtüğünüz bu periyot değerlerini kullanarak formül 4.5 ve 4.6 yardımı ile sistemin eylemsizlik momentini bulunuz. Hesaplamalarda kullanmak üzere ağırlıkların pozisyonları, çubuğun boyu ve kütlelerini ölçün. I sistem =I çubuk +I kütleler = (M 1 +M 2 )r 2 +I çubuk 4.6

T çubuk = L çubuk = m çubuk = T sistem = r 1 =r 2 = m 1 =m 2 = I D çubuk= I D sistem= I D kütleler= Bu sistem için eylemsizlik momentlerini teorik formülleri kullanarak hesaplayınız ve sonuçları karşılaştırınız. I T çubuk= I T kütleler= I T sitem= Bağıl Hata=.. 6. Deneyin bir sonraki kısmında, bir önceki basamakta yapılan ölçümleri bu sefer iki kütle dönme merkezinden farklı uzaklıklara yerleştirerek gerçekleştirin ve aynı hesaplamaları bu sistem için gerçekleştirerek sistemin teorik ve deneysel eylemsizlik momentlerini hesaplayınız. Hesaplamalarda kullanmak üzere ağırlıkların pozisyonları, çubuğun boyu ve kütlelerini ölçün.

Dikkat edilmesi gereken ön önemli husus bu adım için kütlelerin eylemsizlik momentinin I kütleler =M 1 r 2 1 M 2 r 2 2 şeklinde alınmasıdır. T çubuk = L çubuk = m çubuk = T sistem = r 1 = r 2 = m 1 =m 2 = I D çubuk= I D sistem= I D kütleler= I T çubuk= I T kütleler= I T sitem= Bağıl Hata=..

Yorum Ve Sonuçlar : (İpuçları: Deneyde öğrendikleriniz. Olası hatalar ve sebepleri. Detaylı açıklayınız. Deneyi özetleyiniz)...

Sorular : 1) Bir buz patencisi, düz bir zeminde, vücudu yere göre dik olacak şekilde (yâni patenciye etki eden tork 0 dır!) kollarını açarak belli bir ilk açısal hızla dönmeye başlıyor ve bir süre sonra kollarını aniden kapatıyor. Bu hareketin sonucunda patencinin açısal hızında bir değişme olur mu? Eğer olursa, açısal hız artar mı, azalır mı? Açıklayınız. 2) Eylemsizlik momentini daha başka nasıl ölçerdiniz. Bir deney düzeneği öneriniz. 3) Kapalı bir parçacıklar sisteminde sistemin toplam açısal momentumu korunur. Gösteriniz....