Periyodik Hareketler Test Çöz 10. Sınıf Fizik
Periyodik hareket, belli bir zaman aralığında düzenli olarak tekrarlanan hareket türüdür. Bu hareketin en önemli örneklerinden biri, Basit Harmonik Hareket (BHH) olarak adlandırılan özel bir periyodik harekettir. BHH’de, bir cismin denge konumundan olan sapmasına karşı, denge konumuna doğru orantılı ve ters yönlü bir geri çağırıcı kuvvet etki eder. Bu kuvvet, bir yayın uçlarına asılan kütlenin hareketinde olduğu gibi, salınımın sürekliliğini sağlar. Periyodik hareketler üç temel kavramla tanımlanır: Periyot (T), bir tam hareketin tamamlanması için geçen süredir. Frekans (f), birim zamandaki tekrar sayısıdır ve periyodun tersidir ($f = 1/T$). Genlik (A) ise, denge konumundan olan maksimum sapma miktarını ifade eder. Yay-kütle sistemi için periyot, kütleye ($m$) ve yay sabitine ($k$) bağlıdır ($T = 2\pi\sqrt{m/k}$). Basit sarkaç için ise periyot, sarkacın boyuna ($L$) ve yerçekimi ivmesine ($g$) bağlıdır ($T = 2\pi\sqrt{L/g}$). Bu iki sistemde de periyot, hareketin genliğinden bağımsızdır.
Çözümlü Örnek Test Soruları
Soru 1:
Periyodik hareket yapan bir cismin bir tam salınımı tamamlaması için geçen süreye ne denir?
A) Frekans
B) Genlik
C) Periyot
D) Hız
E) Dalga Boyu
Çözüm:
Bir tam salınım veya hareketin tamamlanması için geçen süreye “Periyot” adı verilir.
Doğru cevap C şıkkıdır.
Soru 2:
Bir sarkaç 10 saniyede 20 salınım yapıyorsa, sarkacın frekansı kaç Hz’dir?
A) 0.5
B) 1
C) 2
D) 10
E) 20
Çözüm:
Frekans, birim zamandaki salınım sayısıdır. $f = \text{Salınım Sayısı} / \text{Geçen Zaman} = 20 / 10 \text{ s} = 2$ Hz.
Doğru cevap C şıkkıdır.
Soru 3:
Basit Harmonik Hareket yapan bir cismin periyodu, aşağıdaki niceliklerden hangisine bağlıdır?
A) Hareketin genliğine
B) Cismin bulunduğu ortamın sıcaklığına
C) Cismin ilk hızına
D) Salınım yapan cismin kütlesi veya sarkacın boyu gibi sistemin özelliklerine
E) Cismin kinetik enerjisine
Çözüm:
Basit harmonik harekette periyot, hareketin genliğinden bağımsızdır. Periyot, sadece yay-kütle sisteminde kütle ve yay sabitine, basit sarkaçta ise boy ve yerçekimi ivmesine bağlıdır.
Doğru cevap D şıkkıdır.
Soru 4:
Bir yay-kütle sisteminde kütlenin periyodunu artırmak için aşağıdakilerden hangisi yapılmalıdır?
A) Kütleyi azaltmak
B) Yayı daha sert bir yayla değiştirmek (yay sabiti $k$ artar)
C) Yayı daha esnek bir yayla değiştirmek (yay sabiti $k$ azalır)
D) Başlangıçtaki genliği artırmak
E) Başlangıçtaki genliği azaltmak
Çözüm:
Yay-kütle sistemi için periyot formülü $T = 2\pi\sqrt{m/k}$’dir. Periyodu artırmak için kütle ($m$) artırılmalı veya yay sabiti ($k$) azaltılmalıdır.
Doğru cevap C şıkkıdır.
Soru 5:
Basit bir sarkacın periyodu aşağıdaki niceliklerden hangisine bağlı değildir?
A) Sarkacın boyu
B) Ortamın yerçekimi ivmesi
C) Sarkacın kütlesi
D) Sarkacın salınım yaptığı yerin enlemi
E) İpin uzunluğu
Çözüm:
Basit sarkaç periyot formülü $T = 2\pi\sqrt{L/g}$’dir. Periyot, ipin boyuna ($L$) ve yerçekimi ivmesine ($g$) bağlıdır. Sarkacın kütlesinden bağımsızdır.
Doğru cevap C şıkkıdır.
Soru 6:
Bir yay ucuna asılı 1 kg kütleli bir cisim 2 saniye periyotla salınım yapmaktadır. Buna göre, aynı yaya 4 kg kütleli bir cisim asılırsa periyot kaç saniye olur?
A) 1
B) 2
C) 4
D) 8
E) 16
Çözüm:
Periyot, kütlenin karekökü ile doğru orantılıdır ($T \propto \sqrt{m}$). Kütle 4 katına çıktığında, periyot $\sqrt{4} = 2$ katına çıkar.
Yeni periyot: $T_{yeni} = 2 \cdot T_{eski} = 2 \cdot 2 = 4$ s.
Doğru cevap C şıkkıdır.
Soru 7:
Bir sarkacın periyodu 4 saniyedir. Aynı sarkaç, yerçekimi ivmesinin 4 kat daha büyük olduğu bir gezegende salınım yaparsa, periyodu kaç saniye olur?
A) 1
B) 2
C) 4
D) 8
E) 16
Çözüm:
Sarkaç periyodu, yerçekimi ivmesinin karekökü ile ters orantılıdır ($T \propto 1/\sqrt{g}$). Yerçekimi 4 katına çıkarsa, periyot $\sqrt{4} = 2$ kat azalır.
Yeni periyot: $T_{yeni} = T_{eski} / 2 = 4 / 2 = 2$ s.
Doğru cevap B şıkkıdır.
Soru 8:
Aşağıdakilerden hangisi Basit Harmonik Hareketin bir özelliği değildir?
A) Hareketin periyodik olması.
B) Denge konumuna doğru yönelen bir geri çağırıcı kuvvetin olması.
C) Hızın sürekli sabit olması.
D) Enerjinin kinetik ve potansiyel enerji arasında sürekli dönüşmesi.
E) Periyodun genlikten bağımsız olması.
Çözüm:
Basit harmonik harekette hız sürekli değişir. Denge konumunda maksimum, genlik noktasında ise sıfırdır.
Doğru cevap C şıkkıdır.
Soru 9:
Periyot ve frekans arasındaki matematiksel ilişki nedir?
A) $T = f$
B) $T = 1 / f$
C) $T = f^2$
D) $T = f + 1$
E) $T \cdot f = 0$
Çözüm:
Periyot, bir tam salınımın süresi iken, frekans birim zamandaki salınım sayısıdır. Bu iki kavram birbirinin tam tersidir.
Doğru cevap B şıkkıdır.
Soru 10:
Bir basit harmonik hareket yapan cismin toplam enerjisi aşağıdakilerden hangisine bağlıdır?
A) Sadece kütlesine.
B) Sadece hızına.
C) Yalnızca frekansına.
D) Sadece genliğine ve sistemin kütle-yay sabitine.
E) Yalnızca periyoduna.
Çözüm:
Bir harmonik hareketin toplam enerjisi, genliğin karesiyle doğru orantılıdır ($E \propto A^2$). Ayrıca kütle ve yay sabiti gibi sistem özelliklerine de bağlıdır.
Doğru cevap D şıkkıdır.
Soru 11:
Basit bir sarkaçta, sarkacın salınım genliği artırılırsa periyodu nasıl değişir?
A) Artar.
B) Azalır.
C) Değişmez.
D) Önce artar sonra azalır.
E) Periyot genlikle doğru orantılıdır.
Çözüm:
İdeal bir basit sarkaçta, periyot salınım genliğinden bağımsızdır. Genliğin artması, sadece salınım mesafesini ve hızını etkiler, periyodu değiştirmez.
Doğru cevap C şıkkıdır.
Soru 12:
Bir sarkaç Dünya’dan Ay’a götürülürse periyodu nasıl değişir? (Ay’da yerçekimi ivmesi Dünya’dakinden daha azdır.)
A) Artar.
B) Azalır.
C) Değişmez.
D) Sıfır olur.
E) Sonsuz olur.
Çözüm:
Sarkaç periyodu, yerçekimi ivmesinin karekökü ile ters orantılıdır ($T \propto 1/\sqrt{g}$). Yerçekimi ivmesi azaldığı için periyot artar.
Doğru cevap A şıkkıdır.
Soru 13:
Basit Harmonik Hareket yapan bir cisim, denge konumundan geçerken hangi enerji maksimumdur?
A) Potansiyel enerji
B) Kinetik enerji
C) Toplam enerji
D) Isı enerjisi
E) Elektriksel enerji
Çözüm:
Denge konumunda, cismin sapması sıfır olduğu için potansiyel enerjisi minimum (genellikle sıfır kabul edilir) ve hızı maksimumdur. Bu nedenle kinetik enerjisi maksimumdur.
Doğru cevap B şıkkıdır.
Soru 14:
Bir yay-kütle sisteminde, yayın uzama miktarını iki katına çıkarırsanız, cismin salınım periyodu nasıl değişir?
A) İki katına çıkar.
B) Dört katına çıkar.
C) Yarıya iner.
D) Değişmez.
E) Dörtte birine düşer.
Çözüm:
Periyot, çekme miktarından veya genlikten bağımsızdır. Genliğin artması sadece salınım enerjisini artırır, periyodu değiştirmez.
Doğru cevap D şıkkıdır.
Soru 15:
Bir salınım hareketinin periyodu 0.25 saniye ise, frekansı kaç Hz’dir?
A) 0.25
B) 1
C) 2
D) 4
E) 8
Çözüm:
Periyot ve frekans arasındaki ilişki $f = 1/T$’dir. $f = 1 / 0.25 \text{ s} = 4$ Hz.
Doğru cevap D şıkkıdır.