11. Sınıf Fizik Ders Kitabı MEB Yayınları Sayfa 48 Cevapları

14. Alıştırma
Dünya kış oyunlarının ilgi çekici alanlarından biri de kızakla kayma [bobsledding (bobsleding)] müsabakasıdır. Bu müsabakada dört sporcu, kızağı aynı anda iterek hızlandırır ve dışarıda sporcu kalmayana kadar teker teker şekildeki gibi kızağın içine atlar.
Sürtünmesi ihmal edilen yatay zeminde her biri m kütleli dört sporcu, 2m kütleli durgun kızağa eşit büyüklükte yatay F kuvvetleri uygulayarak kızağı harekete geçiriyor.
Kızağın ivmesi boşken a0 , birinci sporcu bindikten sonra a1 , ikinci sporcu bindikten sonra a2 , üçüncü sporcu bindikten sonra a3 ve son sporcu bindikten sonra a4 olduğuna göre bu ivmelerin büyüklüklerini hesaplayarak büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
Çözüm
Newton’ın İkinci Hareket Yasası’na göre bir sistemin ivmesi, sisteme etki eden net kuvvetin toplam kütleye oranı ile bulunur:
İvme (a) = Net Kuvvet (F) / Toplam Kütle (m)
Her bir sporcu kızağa F kadar kuvvet uygulamaktadır. Bir sporcu kızağın içine bindiğinde artık dışarıdan itme kuvveti uygulayamaz (kuvvet F kadar azalır) ancak kızağın kütlesine kendi kütlesi (m) dahil olur.
Sırasıyla tüm durumlar için ivme değerlerini hesaplayalım:
  • Kızak Boşken (a0):
    • Dışarıda kızağı iten 4 sporcu vardır: Net Kuvvet = 4F
    • Kızağın boş kütlesi: Toplam Kütle = 2m
    • a0 = 4F / 2m = 2 (F/m)

  • Birinci Sporcu Bindikten Sonra (a1):
    • 1 sporcu içeride, dışarıda iten 3 sporcu kaldı: Net Kuvvet = 3F
    • Toplam kütle (Kızak + 1 Sporcu): Toplam Kütle = 2m + m = 3m
    • a1 = 3F / 3m = 1 (F/m)

  • İkinci Sporcu Bindikten Sonra (a2):
    • 2 sporcu içeride, dışarıda iten 2 sporcu kaldı: Net Kuvvet = 2F
    • Toplam kütle (Kızak + 2 Sporcu): Toplam Kütle = 2m + 2m = 4m
    • a2 = 2F / 4m = 0.5 (F/m)

  • Üçüncü Sporcu Bindikten Sonra (a3):
    • 3 sporcu içeride, dışarıda iten 1 sporcu kaldı: Net Kuvvet = 1F
    • Toplam kütle (Kızak + 3 Sporcu): Toplam Kütle = 2m + 3m = 5m
    • a3 = F / 5m = 0.2 (F/m)

  • Son Sporcu Bindikten Sonra (a4):
    • Tüm sporcular içeride, dışarıda iten kimse kalmadı: Net Kuvvet = 0
    • Toplam kütle (Kızak + 4 Sporcu): Toplam Kütle = 2m + 4m = 6m
    • a4 = 0 / 6m = 0
      (Not: İvme sıfır olduğunda kızak durmaz, sürtünmesiz ortamda eylemsizlik gereği kazandığı son hızla sabit hızlı hareketine devam eder.)

Büyükten Küçüğe Doğru Sıralama
Hesaplanan ivme büyüklükleri karşılaştırıldığında sıralama şu şekildedir:
a0 > a1 > a2 > a3 > a4

Tüm sayfaların detaylı cevapları için 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı MEB Yayınları Cevapları sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

Diğer Sayfalar