İçeriğe geç
TYT-AYT-KPSS Hazırlık
Dersler

34Konu 34 / 49
Çembersel Hareket

Yatay ve Düşey Düzlemde Çembersel Hareket, Virajlar

Merkez yönünü pozitif seçip gerçek kuvvetlerin bu yöndeki bileşkesini yaz. Düşey çemberin üstünde ve altında ağırlığın merkez yönüne göre işareti değişir.

  • 12. sınıf
  • 40 dk
Görsel anlatımla başla8 adım · sıfırdan başlar · az yazı, bol 3B

LevhaYatay ve Düşey Düzlemde Çembersel Hareket, VirajlarYatay ve Düşey Düzlemde Çembersel Hareket, Virajlar

Merkez yönünü pozitif seçip gerçek kuvvetlerin bu yöndeki bileşkesini yaz. Düşey çemberin üstünde ve altında ağırlığın merkez yönüne göre işareti değişir.

Isınma

Başlamadan önce: hazır mısın?

Puansız. Takıldığın yer olursa ön koşul konuya göz at.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

1 kg cisim r = 2 m çemberin tepesinde v = 6 m/s ile iç rayı izliyor. g = 10. Normal kaç N olur?

Açıklama

N + mg = mv²/r; N = 36/2 − 10 = 8 N.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

2 kg cisim yatay çemberde v = 4 m/s ve r = 2 m. Gerekli merkezcil kuvvet kaç N olur?

Açıklama

F = mv²/r = 2 × 16/2 = 16 N.

Temel

  1. Kavramı ve düzeneği tanı

∑Fmerkez=mv2/r\sum F_{merkez}=mv^2/r; yatay virajda gerekli etkiyi uygun koşullarda sürtünme sağlar.

Başlangıç modeli; uzunluklar şematiktir.

Örnek

kolay

Doğrudan uygulama

1 kg cisim r = 2 m çemberin tepesinde v = 6 m/s ile iç rayı izliyor. g = 10. Normal kaç N olur?

N + mg = mv²/r

N = 36/2 − 10 = 8 N.

Sonuç

88

Örnek

kolay

Tanımı yorumla

Aynı verilerle çemberin altında normal kaç N olur?

N − mg = mv²/r

N = 18 + 10 = 28 N.

Sonuç

2828

İç taraftan rayı izleyen cismin çember tepesinde N+mg=mv2/rN+mg=mv^2/r; altında N−mg=mv2/rN-mg=mv^2/r olur.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

r = 10 m düşey çemberin tepesinde temas sınırındaki sürat kaç m/s olur? g = 10.

Açıklama

N = 0 sınırında v² = gr = 100; v = 10 m/s.

Orta

  1. Bağıntıyı uygula ve karşılaştır

Temaslı hareket için normal kuvvet negatif olamaz; kopma sınırında N = 0 alınır.

Bir değişkenin etkisini nitel olarak karşılaştır.

Örnek

orta

Koşulları karşılaştır

2 kg cisim yatay çemberde v = 4 m/s ve r = 2 m. Gerekli merkezcil kuvvet kaç N olur?

Önce verilen koşulları ve istenen niceliği ayır.

F = mv²/r = 2 × 16/2 = 16 N.

Sonuç

1616

Örnek

orta

İşaret ve yön

Yatay virajda hız iki katına çıkar, yarıçap aynı. Gerekli sürtünme kaç kat olur?

Gerekli kuvvet v² ile orantılıdır

iki kat hız dört kat kuvvet ister.

Sonuç

44

Örnek

orta

Bağıntıyı seç

r = 10 m düşey çemberin tepesinde temas sınırındaki sürat kaç m/s olur? g = 10.

N = 0 sınırında v² = gr = 100

v = 10 m/s.

Sonuç

1010

Düşey çemberin her noktasında N = mg yazma.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Tepe noktasında merkeze doğru yön hangisidir?

Açıklama

Düşey çemberin merkezi tepe noktasının altındadır; merkez yönü aşağıdır.

İleri

  1. Varsayım, sınır ve birleşik yorum

Merkezcil yön ile hız yönünü karıştırma; hız teğet, net radyal kuvvet merkezedir.

İki durumun ilişkisini incele; çizim gerçek ölçekte değildir.

Örnek

zor

Sınır durumu

Yatay virajda yol yeterli sürtünme sağlayamazsa ne olabilir?

Önce verilen koşulları ve istenen niceliği ayır.

Gerekli radyal net kuvvet sağlanmazsa hız vektörü yeterince yön değiştiremez.

Sonuç

Araç istenen eğriyi izleyemez ve dışa doğru kayar.

Örnek

zor

Birleşik yorum

Tepe noktasında merkeze doğru yön hangisidir?

Düşey çemberin merkezi tepe noktasının altındadır

merkez yönü aşağıdır.

Sonuç

Aşağı

Sürati ve yol eğimini değiştir; tepki, ağırlık ve sürtünme oklarının bileşkesinin hep viraj merkezine baktığını izle. Viraj yarıçapı 20 m, araba 1 ton, sürtünme katsayısı 0,5 alınmıştır.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Çember altında 2 kg cismin merkezcil net kuvveti 30 N; g = 10. Normal kaç N olur?

Açıklama

N − mg = 30; N = 30 + 20 = 50 N.

Bilyeye yalnızca ağırlık ve rayın tepkisi etki eder; bu ikisinin merkez yönündeki toplamı her noktada mv2/rmv^2/r olur. Tepede ağırlık merkeze, altta merkezin tersine bakar; tepki sıfıra inerse bilye raydan ayrılır.

Yönleri, bileşenleri veya kavramlar arası ilişkiyi ayır.

Özet

Bu konudan aklında kalacaklar

  • ∑Fmerkez=mv2/r\sum F_{merkez}=mv^2/r; yatay virajda gerekli etkiyi uygun koşullarda sürtünme sağlar.

  • İç taraftan rayı izleyen cismin çember tepesinde N+mg=mv2/rN+mg=mv^2/r; altında N−mg=mv2/rN-mg=mv^2/r olur.

  • Temaslı hareket için normal kuvvet negatif olamaz; kopma sınırında N = 0 alınır.

  • Düşey çemberin her noktasında N = mg yazma.

  • Merkezcil yön ile hız yönünü karıştırma; hız teğet, net radyal kuvvet merkezedir.

Kapsam: MEB 2018 Fizik öğretim programı.

Bu sayfadaki özgün sorular ÖSYM sorusu olarak sunulmaz.

Sorular

Şimdi sıra sende

4 özgün soru

Özgün soru1

Kolay

Yatay düzlemde çembersel hareket

1 kg cisim v = 5 m/s, r = 2,5 m. Yatay merkezcil kuvvet kaç N olur?

İpucu

∑Fmerkez=mv2/r\sum F_{merkez}=mv^2/r; yatay virajda gerekli etkiyi uygun koşullarda sürtünme sağlar.

Çözüm

F = 1 × 25/2,5 = 10 N.

Sonuç: 1010

Cevap: E

Özgün soru2

Orta

Düşey düzlemde çembersel hareket

Çember altında 2 kg cismin merkezcil net kuvveti 30 N; g = 10. Normal kaç N olur?

İpucu

İç taraftan rayı izleyen cismin çember tepesinde N+mg=mv2/rN+mg=mv^2/r; altında N−mg=mv2/rN-mg=mv^2/r olur.

Çözüm

N − mg = 30; N = 30 + 20 = 50 N.

Sonuç: 5050

Cevap: A

Özgün soru3

Orta

Serbest cisim diyagramları

İç raydaki cismin tepede hesaplanan normalinin negatif çıkması neyi gösterir?

İpucu

Temaslı hareket için normal kuvvet negatif olamaz; kopma sınırında N = 0 alınır.

Çözüm

Temas normali itme kuvvetidir; negatif normal varsayılan yörüngenin temasla sürdürülemeyeceğini gösterir.

Sonuç: Varsayılan temas koşulu sağlanamaz.

Cevap: B

Özgün soru4

Zor

Yatay virajda emniyetli hız

Düşey çemberin alt noktasında merkez yönü hangisidir?

İpucu

∑Fmerkez=mv2/r\sum F_{merkez}=mv^2/r; yatay virajda gerekli etkiyi uygun koşullarda sürtünme sağlar.

Çözüm

Merkez alt noktanın üstündedir; radyal kuvvet denklemi yukarı yönlü kurulmalıdır.

Sonuç: Yukarı

Cevap: C