Newton’ın Hareket Yasaları ve Serbest Cisim Diyagramları
Newton’ın Hareket Yasaları (Eylemsizlik, Dinamiğin Temel Prensibi ve Etki-Tepki) ile ilgili tümevarımsal akıl yürütür. · Cisimlere etki eden kuvvetleri serbest cisim diyagramı (SCD) üzerinde göstererek yorumlar. · Yatay düzlem, eğik düzlem ve makaralı sistemlerde ivme ile ip gerilmesi problemlerini çözer.
- Net kuvvet sıfır ise (Fnet = 0) ivme sıfırdır (a = 0); net kuvvet sıfırdan farklı ise Fnet = m . a bağıntısına göre cisim ivmelenir.
- Serbest cisim diyagramında (SCD) yalnızca cisme dışarıdan etki eden gerçek kuvvetler (G, N, T, fs, F) çizilir; m.a gösterilmez.
- Eğik düzlemde ağırlığın yüzeye paralel bileşeni m.g.sin α, yüzeye dik bileşeni (normal kuvvet) ise N = m.g.cos α olur.
Newton'ın hareket yasalarını ve dinamik bağıntılarını açıklamalarıyla eşleştiriniz.
Görseldeki yatay sürtünmeli düzlemde (k = 0,25) duran 4 kg kütleli cisme yatay 30 N kuvvet uygulandığında cismin ivmesi kaç m/s2 olur? (g = 10 m/s2)
- A5
- B7,5
- C2,5
- D10
Duran bir sandığa maksimum statik sürtünme kuvveti 25 N iken yatay 18 N kuvvet uygulanırsa sandığın ivmesi ve sürtünme kuvveti ne olur?
Masa üzerinde duran bir kitaba etki eden ağırlık (G) ile masanın kitaba uyguladığı normal kuvvet (N) neden etki-tepki çifti değildir?
Dinamik ve serbest cisim diyagramlarıyla ilgili ifadelerden doğru olanlara D, yanlış olanlara Y yazınız.
| D | Y | |
| Sabit hızla doğrusal hareket yapan bir cisme etki eden net kuvvet sıfırdır. | ✓ | |
| Serbest cisim diyagramında eylemsizlik kuvveti olarak m.a vektörü mutlaka çizilmelidir. | ✓ | |
| Sürtünmesiz eğik düzlemde serbest bırakılan cismin ivmesi (a = g.sin α) kütleden bağımsızdır. | ✓ | |
| İp gerilme kuvveti bağlı olduğu cismi her zaman ip doğrultusunda çeker, asla itemez. | ✓ |
İpuçlarına karşılık gelen kavramları yazarak anahtar kelimeyi bulunuz.
Turuncu kutulardaki harfler yukarıdan aşağıya: İVME
Farklı fiziksel sistemlerdeki kuvvet ve ivme büyüklüklerini verilen değerlere göre (g = 10 m/s2) tamamlayınız.
| Fiziksel Sistem | Verilen Değerler | Hesaplanan Sonuç |
|---|---|---|
| Sürtünmesiz Yatay Düzlem | m = 5 kg, yatay kuvvet F = 35 N | İvme a = 7 m/s2 |
| Sürtünmesiz Eğik Düzlem | α = 37° (sin 37° = 0,6), m = 8 kg | İvme a = 6 m/s2 |
| Atwood Makara Düzeneği | Asılı kütleler m1 = 7 kg ve m2 = 3 kg | Sistem ivmesi a = 4 m/s2 |
| Statik Sürtünmeli Yüzey | f_s(max) = 20 N iken uygulanan F = 14 N | Sürtünme kuvveti f_s = 14 N (a = 0) |
Eğik düzlem ve serbest cisim diyagramı büyüklüklerini matematiksel karşılıklarıyla eşleştiriniz.
Kuvvet ve hareket yasalarıyla ilgili ifadelerden doğru olanlara D, yanlış olanlara Y yazınız.
| D | Y | |
| Yavaşlayan doğrusal hareket yapan bir cisimde hız vektörü ile ivme vektörü zıt yönlüdür. | ✓ | |
| Statik sürtünme katsayısı genellikle kinetik sürtünme katsayısından daha küçüktür. | ✓ | |
| Aynı ipin her noktasındaki gerilme kuvveti büyüklüğü (kütleli olmayan ideal ipte) eşittir. | ✓ | |
| SI birim sisteminde kg . m/s2 çarpımı kuvvet birimi olan Newton'a (N) eşittir. | ✓ |
Görseldeki iple birbirine bağlı iki cisim sisteminde ip gerilmesini (T) bulmak için izlenecek çözüm adımlarını sıraya diziniz.
- 2Varsa yüzeylerin normal kuvvetlerini (N) ve sürtünme kuvvetlerini (fs = k.N) hesaplama
- 3Tüm sistemi tek kütle gibi düşünerek Fnet(sistem) = mtoplam . a denkleminden ortak ivmeyi bulma
- 1Cisimlere dışarıdan etki eden tüm gerçek kuvvetleri serbest cisim diyagramında gösterme
- 4Cisimlerden yalnız birinin diyagramında Fnet = m . a yazarak T ip gerilmesini hesaplama
Görseldeki sürtünmesiz yatay düzlemde iple bağlı m1 = 2 kg ve m2 = 3 kg kütleli cisimler F = 30 N kuvvetle çekildiğinde aradaki T ip gerilmesi kaç N olur?
- A12
- B18
- C6
- D15
Cümlelerdeki boşlukları kutudaki kavramlarla tamamlayınız.
- Maddelerin mevcut hareket durumlarını koruma eğilimine eylemsizlik adı verilir.
- Bir cisme etki eden ivme vektörü daima net kuvvet vektörü ile aynı yönlüdür.
- Hareket hâlindeki cisimlere yüzey tarafından uygulanan sürtünmeye kinetik sürtünme kuvveti denir.