10. Sınıf Fizik Ders Kitabı Sayfa 244 Cevapları (MEB Yayınları)

4. ÜNİTE Belirli zaman aralıklarında denge noktası etrafında tekrarlanan hareketlere periyodik hareket denir. Basit sarkaç ve yay sarkacı salınımları periyodik hareketlere örnektir. Her iki sistem de enerji kayıpları ihmal edildiğinde periyo­ dik olarak hareketlerini tekrar eder. Bu durumda salınımlar düzenli bir şekilde devam eder ve periyot sabit kalır. Bu tür periyodik hareketler, doğada ve tek­ nolojide birçok uygulama alanına sahiptir. Periyodik hareketlerin incelenmesi; mühendislikte, saat mekanizmalarının tasarımında, titreşimlerin analiz edilme­ sinde temel bir yere sahiptir. Konu ile ilgili simülasyon için karekodu kullanabilirsiniz. Basit Sarkaç Basit sarkaç, Görsel 4.1’de gösterildiği gibi üst ucu sabit bir ip ile alt ucuna bağlı kütleden oluşan mekanik bir sistemdir. Kütle, denge noktasından yana doğru çekilerek serbest bıra­ kıldığında yer çekiminin etkisiyle denge konumu etrafında salı­ nım hareketi yapar. Sürtünmelerin ihmal edildiği bir ortamda kütle bırakıldığı noktadan denge noktasına geldiğinde çeyrek periyot (T/4), karşı tarafa ulaştığında yarım periyot (T/2) ve tekrar bırakıldığı noktaya döndüğünde bir tam periyotluk (T) süre geçmiş olur. Düşey doğrultu ile yaptığı açının 10°den küçük olması koşuluyla sarkacın hareketi periyodik hareket olarak adlandırılır. Bu sistemde sarkaç uzunluğunun artması veya deneyin yer çekimi ivmesinin daha küçük olduğu bir gezegende yapılması periyodu artırır. Sarkaçlı duvar saatlerindeki sarkacın salınımı bir periyodik harekettir. Bu hareket sırasında sarkaç bir uçtan diğer uca 1 s’de (T/2) ulaşır. Her 2 s’de (T) bir aynı hareket tekrarlanır. Bu sarkaçlara saniyeleri vuran sarkaç da denir. Denge konumu 4 4 4 4 Görsel 4.1: Basit sarkaç sistemi Şekil 4.1: Yay sarkacı o m Denge konumu Saniyeleri vuran sarkacın uç kısmında asılı olan dairesel diskin kütlesi m ve diski saat mekanizmasına bağlayan çubuğun uzunluğu l olduğunda sarkaç sisteminin her bir tam salınımı saatin 2 s ilerlemesini sağlamaktadır. Buna göre

a) Sarkacın ucuna bağlı diskin kütlesi artırılırsa saat zamanı doğru şekilde ölçebilir mi? Açıklayınız.

b) Diski saat mekanizmasına bağlayan çubuğun uzunluğu azaltılırsa saat zamanı doğru şekilde ölçebilir mi? Açıklayınız. Örnek Yay Sarkacı Yay sarkacı, Şekil 4.1’deki gibi bir yay ve yaya bağlı kütleden oluşan mekanik bir sistemdir. Yaya bağlı kütle, denge noktasından 𝑥 kadar uzaklaştırılarak serbest bırakıldığında denge noktası etrafında salınım hareketi yapar. Bu sis­ temde kütlenin artması veya yay sabiti daha küçük olan bir yayın kullanılması periyodu artırır. Periyot yer çekimi ivmesine bağlı değildir. Yay sabiti ve kütle değişmediği sürece yayın frekansı değişmez ve hareketi periyodiktir.