12.sınıf fizik düzgün çembersel hareket çözümlü sorular, çizgisel ve açısal hız, merkezcil kuvvet ve ivme soruları ve çözümleri
SORU-1
5 m yarıçaplı çembersel yörüngede düzgün çembersel hareket yapan cismin 12 turu 3 saniye sürmektedir.
Buna göre cismin çizgisel hızı kaç m/s dir? (π =3)
Çözüm :
r = 5m
π =3
12 tur 3 saniye sürüyorsa 1 saniyede 4 tur atmış olur.
Buna göre frekans;
f = 4 s-1
Verilenler çizgisel hız formülünde yerine yazılırsa
V = 2.3.5.4 = 120 m/s
SORU-2
Düzgün çembersel hareketle ilgili;
I- Çizgisel hız ile konum vektörü arasında 90o açı vardır.
II- Açısal hız ile çizgisel hız arasında 90o açı vardır.
III- Merkezcil kuvvet ve merkezcil ivme aynı yöndedir.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
Çözüm:
r konum, ω açısal hız, v çizgisel hız, a merkezcil ivme ve F merkezcil kuvvet vektörlerini göstermek üzere yönleri aşağıdaki gibidir.
SORU-3
Düzgün çembersel hareket yapan cismi K noktasından L noktasına 5 saniyede geliyor.
Buna göre cismin frekansı kaç s-1 dir?
Çözüm :
360/45 = 8
düzgün dairesel hareket sonucu her bölmede eşit sürede yol alınır.
Cismin periyodu ve frekansı;
Periyot = 8.5 = 40 s dir.
Frekans = 1/40 = 0,025 s-1
SORU-4
Şekildeki 2r yarıçaplı kasnağın K noktasında açısal hız ω dır.
Buna göre r yarıçaplı kasnağın L noktasında açısal hız kaç ω dır?
Çözüm:
Çizgisel hız her iki noktada aynı büyüklüktedir.
v = ω.r den
vK = vL
ω.2r = ωL.r
ωL = 2ω
SORU-5
Sürtünmesiz düzlemde 2 kg kütleli K cismi 5 m uzunluklu ipe bağlı şekilde ω açısal hızıyla düzgün çembersel hareket yapmaktır.
İpteki gerilme kuvveti 160 N olduğuna göre açısal hız kaç rad/s dir?
Çözüm:
Merkezcil kuvvet ip gerilmesine eşittir.
160 = 2.ω2.5
ω2 = 16
ω = 4 rad/s
SORU-6
Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin açısal hızıyla ilgili;
I- Vektörel büyüklüktür
II- Büyüklüğü sabittir.
III- Cismin periyoduna bağlıdır.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
Çözüm:
Açısal hız vektörel büyüklük olup, düzgün çembersel harekette büyüklüğü değişmez.
ω = 2π/T den periyoda bağlıdır. I, II ve III doğru ifadelerdir.
SORU-7
Merkezcil kuvvetle ilgili;
I- Cisim üzerinde iş yapmaz
II- Yönü çemberin merkezine doğrudur.
III- Cismi dengede tutar
ifadelerinden hangileri doğrudur?
Çözüm:
Fiziksel iş prensibine göre hareketle aynı doğrultudaki kuvvetler iş yapar.
Merkezcil kuvvet harekete dik yöndedir ve iş yapmaz. ( I doğru)
Yönü merkeze doğrudur. ( II doğru)
Cisim net kuvvet etkisindedir dengede değildir. (III yanlış)
SORU-8
Dönerek öteleme hareketi yapan cismin L noktasındaki anlık hızı 8 m/s dir.
Buna göre cismin K noktasındaki anlık hızı kaç m/s dir?
Çözüm:
Anlık hız öteleme ve dönme hızının bileşkesidir.
v2 + v2 = 82
2v2 = 64 den v2 = 32
v = 4√2 m/s bulunur. Buna göre;
öteleme hızı = dönme hızı = 4√2 m/s dir.
K noktasında
anlık hız = öteleme hızı + dönme hızı
= 4√2 + 4√2
= 8√2
SORU-9
Şekilde araç sürtünme katsayısı 0,5 olan yatay viraja girdiğinde savrulmaması için maksimum hızı kaç m/s olmalıdır?(g = 10 m/s2)
Çözüm:
v2 = 0,5.8.10
v2 = 40
v = 2√10 m/s
SORU-10
Sürtünmesiz ortamda 4 kg kütleli cisim K noktasından serbest bırakılıyor. Cisim L noktasında geldiğinde yüzeyin uyguladığı tepki kuvveti kaç N dur?
Çözüm:
her iki tarafta kütleler sadeleşir.
10.20 = 10.10 + v2/2
200 = 100 + v2/2
200 – 100 = v2/2
v2 = 200 bulunur.
L noktasındaki merkezcil kuvvet eşitliği;
m = 4 kg, r = 5 m ve v2 değerini formülde yerine yazarsak
4.200 / 5 = 4.10 + NL
NL = 120 N
