11. Sınıf Fizik MEB Yayınları Ders Kitabı Sayfa 110 Cevapları
11. Sınıf Fizik MEB Yayınları Ders Kitabı Sayfa 110 Cevapları
Örnek Soru ve Cevabı:
Ali, yarısına kadar su dolu bir kovayı ipinden tutarak düşey bir düzlemde sabit bir süratle çeviriyor. Ali, kovayı yeterince süratli çevirdiğinde yörüngesinin en tepe noktasından tamamen ters dönmüş hâlde geçerken bile kovanın içindeki suyun dökülmediğini gözlemliyor.
Bu gözlemden yola çıkarak:
a) Kova ters dönmüş hâlde iken suyun dökülmemesinin ardındaki temel fiziksel prensipleri açıklayınız.
Çözüm:
Tepe noktasında kovadaki suya aşağı doğru yer çekimi kuvveti (G = m · g) ve kovadan suya uygulanan tepki kuvveti (N) etki eder. Bu kuvvetlerin bileşkesi merkezcil kuvveti oluşturur: F_m = N + m · g. Suyun dökülmemesi için kovanın tabanının suya uyguladığı tepki kuvveti N ≥ 0 olmalıdır. Kova yeterince hızlı çevrildiğinde merkezcil ivme yer çekimi ivmesine eşit veya daha büyük olur (a_m ≥ g), böylece su dökülmeden tepe noktasından geçer.
b) Suyun dökülmemesi için gerekli olan minimum hız büyüklüğünü veren matematiksel modeli yazarak açıklayınız.
Çözüm:
Kritik durumda tepki kuvveti sıfır olur (N = 0).
F_m = m · g ⇒ m · v_min² / r = m · g
Sadeleştirme yapıldığında: v_min = √(g · r) bulunur.
Bu hız büyüklüğü, suyun tepe noktasında dökülmeden dönebilmesi için sahip olması gereken en küçük sürattir.
c) Kovadaki suyun tepe noktada dökülmeden kovanın hareketine devam edebilmesinin hangi değişkenlere bağlı olduğunu nedenleriyle açıklayınız.
Çözüm:
Minimum çizgisel hız v_min = √(g · r) ifadesinden görüldüğü üzere dökülmeme şartı kovanın tepe noktasındaki çizgisel süratine (v), yörünge yarıçapına (r) ve yer çekimi ivmesine (g) bağlıdır. Kovanın ve içindeki suyun toplam kütlesine (m) bağlı değildir.