🎓 11. Sınıf
📚 11. Sınıf Fizik
💡 11. Sınıf Fizik: Newtonun Hareket Kanunları Çözümlü Örnekler
11. Sınıf Fizik: Newtonun Hareket Kanunları Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Sürtünmesiz yatay düzlemde durmakta olan 2 kg kütleli bir cisme, yatay doğrultuda 10 N büyüklüğünde bir kuvvet uygulanıyor. Cismin ivmesi kaç \( m/s^2 \) olur? 💡
Çözüm:
- Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir.
- Formül: \( F_{net} = m \times a \)
- Burada \( F_{net} \) net kuvvettir, \( m \) kütle ve \( a \) ivmedir.
- Soruda net kuvvet 10 N ve kütle 2 kg olarak verilmiştir.
- Değerleri formülde yerine koyalım: \( 10 \, N = 2 \, kg \times a \)
- İvmeyi bulmak için her iki tarafı kütleye böleriz: \( a = \frac{10 \, N}{2 \, kg} \)
- Sonuç olarak cismin ivmesi \( a = 5 \, m/s^2 \) olur. ✅
Örnek 2:
Bir buz patencisi, kollarını açarak sabit bir hızla dönmektedir. Kollarını kendine doğru çektiğinde, dönüş hızının arttığı gözlemlenir. Bu durum, Newton'un hangi hareket yasası ile en iyi açıklanır? 🤔
Çözüm:
- Bu durum, Newton'un Üçüncü Hareket Yasası (Etki-Tepki Yasası) ile doğrudan ilgili olmasa da, Newton'un İkinci Hareket Yasası'nın (M N = m . a) bir sonucu olan açısal momentumun korunumu ilkesiyle açıklanır.
- Buz patencisi kollarını kendine doğru çektiğinde, kütle dağılımı değişir ve eylemsizlik momenti azalır.
- Açısal momentum \( L = I \times \omega \) olduğundan (burada \( I \) eylemsizlik momenti, \( \omega \) açısal hızdır) ve açısal momentumun korunduğu varsayıldığında, eylemsizlik momenti azaldıkça açısal hız artar.
- Bu durum, cismin üzerine etki eden net tork (dış kuvvet) sıfır olduğunda, açısal momentumun sabit kalması prensibine dayanır.
- Yani, dış bir etki olmadığında dönme hareketi devam eder ve kütle dağılımındaki değişiklikler hızın değişimine neden olur. 📌
Örnek 3:
Durmakta olan bir otobüs aniden hareket ettiğinde yolcular geriye doğru savrulur. Bu olayı açıklayan temel prensip nedir? 🚌
Çözüm:
- Bu durum, Newton'un Birinci Hareket Yasası (Eylemsizlik Yasası) ile açıklanır.
- Eylemsizlik, cisimlerin hareket durumlarındaki değişime karşı gösterdiği dirençtir.
- Otobüs hareket etmeye başladığında, içindeki yolcular eylemsizlikleri nedeniyle durma durumunu korumak isterler.
- Bu yüzden otobüs ileri hareket ederken, yolcuların vücutları geriye doğru savruluyormuş gibi hisseder.
- Kısacası, cisimler üzerlerine bir kuvvet etki etmedikçe durumlarını koruma eğilimindedir. 💡
Örnek 4:
5 kg kütleli bir kutu, yatay zeminde durmaktadır. Kutuyu hareket ettirmek için yatay doğrultuda 20 N'luk bir kuvvet uygulanıyor. Zeminin kutuya uyguladığı sürtünme kuvveti 15 N olduğuna göre, kutunun ivmesi kaç \( m/s^2 \) olur? 🏃♂️
Çözüm:
- Öncelikle cisme etki eden net kuvveti bulmalıyız.
- Net kuvvet, uygulanan kuvvet ile sürtünme kuvvetinin farkıdır (hareket yönüne zıt olduğu için).
- Formül: \( F_{net} = F_{uygulanan} - F_{sürtünme} \)
- Verilen değerler: \( F_{uygulanan} = 20 \, N \) ve \( F_{sürtünme} = 15 \, N \)
- Net kuvvet: \( F_{net} = 20 \, N - 15 \, N = 5 \, N \)
- Şimdi Newton'un İkinci Hareket Yasası'nı kullanarak ivmeyi hesaplayabiliriz: \( F_{net} = m \times a \)
- Kütle \( m = 5 \, kg \) ve net kuvvet \( F_{net} = 5 \, N \)
- Değerleri yerine koyalım: \( 5 \, N = 5 \, kg \times a \)
- İvmeyi bulmak için her iki tarafı kütleye böleriz: \( a = \frac{5 \, N}{5 \, kg} \)
- Sonuç olarak kutunun ivmesi \( a = 1 \, m/s^2 \) olur. 👍
Örnek 5:
Bir duvara asılı olan tablo, ip yardımıyla dengededir. İpe etki eden gerilme kuvveti, tablonun ağırlığına eşit ve zıt yönlüdür. Bu durum, Newton'un hangi hareket yasasının bir sonucudur ve neden? 🖼️
Çözüm:
- Bu durum, Newton'un Üçüncü Hareket Yasası (Etki-Tepki Yasası)'nın doğrudan bir uygulamasıdır.
- Etki: Tablonun ağırlığı, ipi aşağı doğru çeker.
- Tepki: İp, tabloya eşit büyüklükte ve zıt yönde (yukarı doğru) bir gerilme kuvveti uygular.
- Aynı zamanda, ip duvara bağlı olduğu için, ipin duvara uyguladığı kuvvet (aşağı doğru) ile duvarın ipe uyguladığı kuvvet (yukarı doğru) da etki-tepki çiftidir.
- Denge durumunda, cisme etki eden net kuvvet sıfırdır. Bu, etki ve tepki kuvvetlerinin birbirini dengelediği anlamına gelir.
- Yani, her etki için eşit büyüklükte ve zıt yönde bir tepki vardır. ✅
Örnek 6:
Bir araba, kırmızı ışıkta durmak için fren yaptığında, içindeki yolcular ileri doğru hareket etme eğilimindedir. Bu durum, arabanın hareketini sağlayan kuvvetlerle değil, hangi ilkeyle ilgilidir? 🚦
Çözüm:
- Bu durum, Newton'un Birinci Hareket Yasası (Eylemsizlik Yasası) ile ilgilidir.
- Araba hareket halindeyken, içindeki yolcular da aynı hızla hareket ederler.
- Fren yapıldığında, arabanın tekerlekleri ile yol arasındaki sürtünme kuvveti sayesinde araba yavaşlar ve durur.
- Ancak yolcuların vücutları, üzerlerine doğrudan bir kuvvet etki etmediği sürece hareket durumlarını koruma eğilimindedir (eylemsizlik).
- Bu nedenle, araba yavaşlarken yolcuların vücutları, eylemsizlikleri nedeniyle ileri doğru hareket etme eğiliminde olurlar.
- Emniyet kemeri, işte bu eylemsizlik etkisini azaltarak yolcuların güvenliğini sağlamak için tasarlanmıştır. 🛡️
Örnek 7:
10 kg kütleli bir cisim, yatay bir zeminde 4 m/s sabit hızla hareket etmektedir. Cisme etki eden sürtünme kuvveti 20 N olduğuna göre, cismi aynı sabit hızla hareket ettirmeye devam etmek için uygulanması gereken yatay kuvvet kaç N olmalıdır? 🚶♂️
Çözüm:
- Soruda cismin sabit hızla hareket ettiği belirtilmiştir.
- Newton'un Birinci Hareket Yasası'na göre, bir cisim sabit hızla hareket ediyorsa, üzerine etki eden net kuvvet sıfırdır.
- Yani, cisme etki eden toplam kuvvetler birbirini dengelemelidir.
- Cisme etki eden kuvvetler: uygulanan yatay kuvvet (\( F_{uygulanan} \)) ve sürtünme kuvveti (\( F_{sürtünme} \)).
- Sabit hız durumunda net kuvvet sıfır olacağından: \( F_{net} = F_{uygulanan} - F_{sürtünme} = 0 \)
- Bu denklemden \( F_{uygulanan} = F_{sürtünme} \) elde ederiz.
- Soruda sürtünme kuvveti 20 N olarak verilmiştir.
- Bu nedenle, cismi aynı sabit hızla hareket ettirmeye devam etmek için uygulanması gereken yatay kuvvet de 20 N olmalıdır. ✅
Örnek 8:
Bir roket, egzoz gazlarını yüksek hızla dışarı atarak ilerler. Bu itme kuvveti, roketin hareketini sağlayan temel prensip olan etki-tepki kuvvetiyle ilgilidir. Egzoz gazlarının roket üzerindeki etkisi nedir? 🚀
Çözüm:
- Bu durum, Newton'un Üçüncü Hareket Yasası (Etki-Tepki Yasası)'nın klasik bir örneğidir.
- Etki: Roket, egzoz gazlarını yüksek bir hızla aşağı doğru (veya arkaya doğru) iter.
- Tepki: Egzoz gazları da roket üzerine, eşit büyüklükte ve zıt yönde (yukarı doğru veya ileri doğru) bir kuvvet uygular.
- Bu tepki kuvveti, roketin havada yükselmesini ve ilerlemesini sağlayan itme kuvvetini oluşturur.
- Yani, roketin gazları itmesi bir etkidir ve gazların roketi itmesi de tepkidir. Bu tepki kuvveti sayesinde roket hareket eder. 💡
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/11-sinif-fizik-newtonun-hareket-kanunlari/sorular