11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Sayfa 110 Cevapları (MEB Yayınları)

1. ÜNİTE Düşey Düzlemde Çembersel Hareket Bir cismin sabit bir noktaya olan uzaklığı değişmeden yer çekiminin etkili olduğu düşey bir düzlemde çembersel bir yörünge çizmesine düşey düzlemde çembersel hareket de­ nir. Bu hareketin yatay düzlemdeki hareketten temel farkı, cismin ağırlığının hareketin farklı noktalarında ipteki geril­ me kuvveti üzerinde farklı etkiye sahip olmasıdır. İpin ucuna bağlanmış bir topun düşey olarak sabit bir süratle çevrilmesi bu duruma iyi bir örnektir. Bu hareket analiz edilirken topa etki eden kuvvetleri gösteren serbest cisim diyagramı çizi­ lir (Şekil 1.10). Serbest cisim diyagramına göre cismin farklı noktalarındaki merkezcil kuvvet değerini veren matematik­ sel ifadeler Tablo 1.3’te verilmiştir. Ali, yarısına kadar su dolu bir kovayı ipinden tutarak düşey bir düzlem­ de sabit bir süratle çeviriyor. Ali, kovayı yeterince süratli çevirdiğinde yörüngesinin en tepe noktasından tamamen ters dönmüş hâlde ge­ çerken bile kovanın içindeki suyun dökülmediğini gözlemliyor. Bu gözlemden yola çıkarak

a) Kova ters dönmüş hâlde iken suyun dökülmemesinin ardın­ daki temel fiziksel prensipleri açıklayınız.

b) Suyun dökülmemesi için gerekli olan minimum hız büyük­ lüğünü veren matematiksel modeli yazarak açıklayınız. c) Kovadaki suyun tepe noktada dökülmeden kovanın hareke­ tine devam edebilmesinin hangi değişkenlere bağlı olduğu­ nu nedenleriyle açıklayınız. Konum Merkezcil Kuvvet Büyüklüğü (Fm) A noktası Fm = TA + G B ve E noktaları Fm = TB ve Fm = TE C noktası Fm = TC – G . cosθ D noktası Fm = TD – G F noktası Fm = TF + G . cosθ Tablo 1.3: Serbest Cisim Diyagramına Göre Cismin Farklı Noktalarındaki Merkezcil Kuvvet Değerlerini Veren Matematiksel Modeller Şekil 1.10: Düşey düzlemde ipe bağlı olarak çevrilen topa farklı noktalarda etki eden kuvvetler E D C B A F θ θ T " A T " B T " C T " D T " E T " F G " G " G " G " G " G " Örnek O O