12. sınıf Fizik · 1. dönem 1. yazılı · 12.1.1.3

Düzgün çembersel hareket yapan cisimlerin hareketini analiz eder.

ÇEMBERSEL HAREKET · DÜZGÜN ÇEMBERSEL HAREKET

1.KolayYatay düzlemde ipe bağlı cisim10 puan

Sürtünmesi ihmal edilen yatay bir masa üzerinde 0,2 kg kütleli bir cisim, şekildeki gibi bir ucu masadaki çiviye bağlı 0,5 m uzunluğundaki ipin diğer ucunda 5 m/s sabit süratle yatay düzlemde düzgün çembersel hareket yapmaktadır (g=10 m/s2g = 10\ \text{m/s}^2).

Çivi0,5 m0,2 kgv = 5 m/sÜstten görünüş
Şekil: İpin ucunda yatay düzlemde dolanan cisim (üstten görünüş)
1.a

Cisme etki eden kuvvetleri serbest cisim diyagramında gösteriniz ve merkezcil kuvveti hangi kuvvetin sağladığını belirtiniz.

5 p
1.b

İpteki gerilme kuvvetinin büyüklüğünü hesaplayınız.

5 p
2.OrtaDüşey düzlemde ip gerilmesi16 puan

0,5 kg kütleli bir cisim, 0,4 m uzunluğundaki hafif bir ipin ucuna bağlanmış ve bir motor yardımıyla şekildeki gibi düşey düzlemde 4 m/s sabit süratle döndürülmektedir (g=10 m/s2g = 10\ \text{m/s}^2).

Motor ekseniEn üst noktaEn alt nokta4 m/s0,4 mDüşey düzlemm = 0,5 kgsabit sürat: 4 m/s
Şekil: Düşey düzlemde sabit süratle döndürülen cisim (en üst ve en alt konumlar)
2.a

Cisim çemberin en üst ve en alt noktalarındayken serbest cisim diyagramlarını çiziniz.

4 p
2.b

İpteki gerilme kuvvetini en üst ve en alt noktalarda hesaplayınız.

8 p
2.c

Cisim en üst noktadan geçerken ipin gergin kalabilmesi için cismin sahip olması gereken en küçük sürati bulunuz.

4 p
3.ZorLunaparktaki rotor17 puan

Lunaparktaki "rotor" adlı oyuncakta kişiler, düşey eksen etrafında dönen silindir biçimli bir odanın iç duvarına sırtlarını dayar. Oda yeterince hızlı döndüğünde zemin aşağı çekilir; kişiler duvara yapışmış gibi düşmeden dönmeye devam eder (Şekil). Silindirin yarıçapı 4 m, kişilerin sırtı ile duvar arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,4'tür (g=10 m/s2g = 10\ \text{m/s}^2; π=3\pi = 3 alınız).

Dönme ekseniZemin aşağı çekilmiştirr = 4 mSilindirbiçimli odaStatik sürtünmekatsayısı: 0,4
Şekil: Rotorun düşey kesiti; kişi sırtını dönen odanın duvarına dayamıştır
3.a

Zemin çekildikten sonra duvara yaslanmış bir kişiye etki eden kuvvetleri serbest cisim diyagramında gösteriniz ve merkezcil kuvveti hangi kuvvetin sağladığını belirtiniz.

5 p
3.b

Kişilerin kaymaması için odanın dönmesi gereken en küçük çizgisel sürati ve buna karşılık gelen en büyük periyodu hesaplayınız.

8 p
3.c

"Kütlesi büyük olan kişiler rotorda daha kolay kayar." iddiasını hesaplamanızdaki bağıntıyı kullanarak değerlendiriniz.

4 p

Puanlar sorunun kendi içindeki dağılımıdır; senaryo yazılısında tüm sorular birlikte 100 puana ölçeklenir.

Bu konunun geçtiği senaryo yazılıları

Senaryo 1: 1 soruSenaryo 3: 1 soru