Newton'ın Hareket Yasalarının Serbest Cisim Diyagramlarıyla Yorumlanması (FİZ.11.1.5)
Farklı düzlemlerdeki cisimler üzerine etki eden gerçek kuvvetleri serbest cisim diyagramı üzerinde gösterir. · Yatay, düşey ve eğik düzlemde sürtünmeli ve sürtünmesiz hareket eden cisimlerin ivmelerini hesaplar. · Birbirine iple bağlı veya temas halindeki çoklu cisim sistemlerinde ortak ivmeyi, ip gerilmesini ve etki-tepki kuvvetlerini analiz eder.
- Serbest cisim diyagramında yalnız gerçek dış kuvvetler (G, N, T, F, fs) çizilir; m·a eylemsizlik çizilmez.
- Eğik düzlemde paralel bileşen m·g·sinα, dik bileşen N = m·g·cosα'dır; sürtünmesiz ivme a = g·sinα olur.
- Bağlı cisimlerde önce Fnet = mtop·a ile ortak ivme, sonra tek kütle denklemiyle T bulunur.
Dinamik sistemlerdeki kavram ve bağıntıları doğru karşılıklarıyla eşleştiriniz.
Yatay düzlemde duran 4 kg kütleli cisme ait statik sürtünme katsayısı ks = 0,5'tir (g = 10 m/s2). Cisme yatay F = 14 N kuvvet uygulanırsa sürtünme kuvveti kaç N olur?
- A14 N
- B20 N
- C6 N
- D0 N
Eğik düzlemde eğim açısı α artırıldığında normal kuvvet (N) ve sürtünme kuvveti (fk) nasıl değişir? Gerekçesiyle açıklayınız.
Sürtünmesiz yatay düzlemde iple bağlı m1 = 2 kg ve m2 = 3 kg kütleli iki cisim F = 20 N yatay kuvvetle çekiliyor. Sistemin ivmesi ve aradaki T ip gerilmesi kaçtır?
- Aa = 4 m/s2 ve T = 8 N
- Ba = 4 m/s2 ve T = 12 N
- Ca = 5 m/s2 ve T = 10 N
- Da = 2 m/s2 ve T = 6 N
Serbest cisim diyagramı ve Newton yasalarıyla ilgili ifadelere D veya Y yazınız.
| D | Y | |
| Serbest cisim diyagramında Fnet veya eylemsizlik kuvveti ayrı bir kuvvet vektörü olarak çizilmez. | ✓ | |
| Sürtünmesiz eğik düzlemde serbest bırakılan cismin ivmesi cismin kütlesine bağlı olarak değişir. | ✓ | |
| Duran bir cisme uygulanan kuvvet maksimum statik sürtünmeyi aşamazsa sürtünme kuvveti uygulanan kuvvete eşittir. | ✓ | |
| Yan yana temas eden iki cismin birbirine uyguladığı etki ve tepki kuvvetleri eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür. | ✓ |
Cümlelerdeki boşlukları kutudaki uygun kavramlarla tamamlayınız.
- Yüzeyin cisme dik doğrultuda uyguladığı tepki kuvvetine normal kuvvet (N) denir.
- Hareket halindeki cisme harekete zıt yönde etki eden sürtünmeye kinetik sürtünme kuvveti denir.
- Sürtünmesiz eğik düzlemde cismin kayma ivmesi yer çekimi ivmesi ve açının sinüs değerine bağlıdır.
İple bağlı çoklu cisim sistemlerinde ip gerilmesini (T) bulmak için izlenen çözüm adımlarını sıralayınız.
- 1Sistemdeki her bir cisim için gerçek dış kuvvetleri içeren serbest cisim diyagramını çizmek
- 3Tüm sistem için Fnet = mtoplam · a denklemini yazarak ortak ivmeyi (a) bulmak
- 2Hareket doğrultusundaki net kuvveti belirleyip sürtünme varsa f = k·N değerini hesaplamak
- 4Kütlelerden yalnız birini seçip kendi Fnet = m · a denkleminde T ip gerilmesini çözmek
İpuçlarına karşılık gelen kavramları yazarak anahtar kelimeyi bulunuz.
Turuncu kutulardaki harfler yukarıdan aşağıya: KUVVET
Farklı düzeneklerdeki net kuvvet ve ivme bağıntılarını (sürtünmesiz ortamda) tamamlayınız.
| Düzenek Türü | Net Kuvvet (Fnet) | Sistem İvmesi (a) |
|---|---|---|
| Sürtünmesiz Eğik Düzlem | m · g · sinα | g · sinα (kütleden bağımsız) |
| Yatayda İple Bağlı m1 ve m2 | F (Uygulanan yatay kuvvet) | Fm1 + m2 |
| Atwood Düzeneği (m1 > m2) | (m1 - m2) · g | (m1 - m2) · gm1 + m2 |
Sürtünmesiz sabit makaralı Atwood düzeneğinde m1 = 6 kg ve m2 = 4 kg kütleli cisimler serbest bırakılıyor (g = 10 m/s2). Sistemin ivmesi kaç m/s2 olur?
- A2 m/s2
- B4 m/s2
- C5 m/s2
- D10 m/s2
Serbest cisim diyagramı çizilirken 'eylemsizlik kuvveti'nin (m·a) neden gösterilmemesi gerektiğini açıklayınız.
Eğik düzlem açısı α = 30° olan sürtünmesiz bir düzlemde serbest bırakılan 5 kg kütleli cismin ivmesi kaç m/s2'dir? (g = 10 m/s2, sin30° = 0,5)
- A5 m/s2
- B8 m/s2
- C10 m/s2
- D25 m/s2