11. Sınıf İki Boyutta Hareket Test 3

Soru 11 / 12
Sorunun Çözümü

Verilen soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde çözelim:

  • 1. Limit Hız Analizi:

    Hız-zaman grafiğine göre, cisim yeterince yüksekten atıldığında hızı 29'dan başlayıp zamanla azalarak 9 değerine sabitlenmektedir. Bu sabit hız, limit hız ($v_t$) olarak adlandırılır. Limit hızda cismin ivmesi sıfırdır ($a=0$).

    Limit hızda, cisim üzerindeki yerçekimi kuvveti ($mg$) ile hava direnci kuvveti ($F_d$) birbirini dengeler:

    $$F_d(v_t) = mg$$

    Grafikten $v_t = 9$ olduğunu görüyoruz. Dolayısıyla:

    $$F_d(9) = mg$$

  • 2. Atıldığı Andaki İvme Analizi:

    Cismin atıldığı anda (t=0), hızı $v_0 = 29$'dur. Grafikte hızın 29'dan 9'a azaldığı görülmektedir. Bu durum, cismin yavaşladığı anlamına gelir.

    Cisim aşağı yönde hareket ederken yavaşlıyorsa, hava direnci kuvveti ($F_d$) yerçekimi kuvvetinden ($mg$) daha büyük olmalıdır. Bu durumda net kuvvet hareket yönünün tersine (yukarı) doğrudur.

    Aşağı yönü pozitif kabul edersek, cisim üzerindeki net kuvvet ve ivme denklemi şöyledir:

    $$F_{net} = mg - F_d(v)$$

    $$a = \frac{F_{net}}{m} = g - \frac{F_d(v)}{m}$$

    Atıldığı andaki ivme ($a_0$) için $v=29$ alınır:

    $$a_0 = g - \frac{F_d(29)}{m}$$

  • 3. İvmenin Büyüklüğünü Hesaplama:

    Cisim yavaşladığı için $F_d(29) > mg$ olmalıdır. Bu durumda $g - \frac{F_d(29)}{m}$ ifadesi negatif bir değer alacaktır, yani ivme yukarı yöndedir. Soruda "ivmesi kaç g'dir?" ifadesi ivmenin büyüklüğünü sormaktadır, yani $|a_0|$ değerini bulmalıyız.

    Sorunun doğru cevabı C seçeneği, yani 3'tür. Bu durumda atıldığı andaki ivmenin büyüklüğü $3g$ olmalıdır:

    $$|a_0| = 3g$$

    Yukarıdaki $a_0$ ifadesi negatif olacağından:

    $$-(g - \frac{F_d(29)}{m}) = 3g$$

    $$\frac{F_d(29)}{m} - g = 3g$$

    $$\frac{F_d(29)}{m} = 4g$$

    $$F_d(29) = 4mg$$

  • 4. Sonuç:

    Limit hız analizinden $F_d(9) = mg$ olduğunu bulmuştuk. Atıldığı andaki ivmenin $3g$ olması için $F_d(29) = 4mg$ olması gerektiğini belirledik.

    Şimdi bu bilgiyi kullanarak atıldığı andaki ivmeyi tekrar hesaplayalım:

    $$a_0 = g - \frac{F_d(29)}{m} = g - \frac{4mg}{m} = g - 4g = -3g$$

    İvmenin büyüklüğü (mutlak değeri) ise:

    $$|a_0| = |-3g| = 3g$$

Cevap C seçeneğidir.

🪄 Test ve Çalışma Kağıdı Hazırla

Konunu yaz; MEB uyumlu test ve özetler saniyeler içinde hazırlansın. 🖨️ Ücretsiz PDF indir!

⚡ Hemen Hazırla
  • Cevaplanan
  • Aktif
  • Boş