Dönerek Öteleme Hareketi, Eylemsizlik Momenti ve Dönme Kinetik Enerjisi (12.1.2.1-12.1.2.3)
12.1.2.1. Dönerek öteleme hareketini analiz eder. · 12.1.2.2. Eylemsizlik momenti kavramını açıklar. · 12.1.2.3. Dönme ve dönerek öteleme hareketi yapan cismin kinetik enerjisinin bağlı olduğu değişkenleri açıklar.
- Kaymadan yuvarlanan bir cisim hem dönme hem de öteleme hareketi yapar; kütle merkezinin hızı v = ω·r bağıntısıyla ifade edilir.
- Dönme hareketine karşı gösterilen dönme direncinin ölçüsüne eylemsizlik momenti (I) denir; formülü I = k·m·r² olup kütle dağılımına ve dönme eksenine bağlıdır.
- Dönerek ötelenen cismin toplam kinetik enerjisi öteleme ve dönme enerjilerinin toplamıdır: Etop = 12mv2 + 12Iω2.
Görseldeki dönme dinamiklerine ait fiziksel büyüklükleri tanımlarıyla eşleştiriniz.
Geometrik cisimlerin eylemsizlik momenti katsayılarını ve eğik düzlemdeki yarış üstünlüklerini tabloda işaretleyiniz.
| Özellik / Kriter | Eğik Düzlemde Daha Hızlı İner | Eğik Düzlemde Daha Yavaş İner |
|---|---|---|
| Dolu Küre (I = 25mr2) | ✓ | — |
| Dolu Silindir (I = 12mr2) | ✓ | — |
| İnce Halka (I = mr2) | — | ✓ |
| Noktasal Parçacık (I = mr2) | — | ✓ |
Görseldeki r yarıçaplı tekerlek kaymadan sabit v süratiyle yuvarlanmaktadır. Tekerleğin en üst noktasının yere göre anlık
- A2 v
- B1 v
- C0 v
- D3 v
Görseldeki eylemsizlik momenti I = 2 kg·m² olan tekerlek ω = 4 rad/s açısal hızla dönerken dönme kinetik enerjisi kaç Joule olur?
Görseldeki eşit kütle ve yarıçaplı cisimleri, aynı eğik düzlemden serbest bırakıldıklarında alt uca ulaşma sürelerine göre
- 3İçi Boş Halka Silindir (I = mr²)
- 1Dolu Küre (I = 25mr²)
- 2Dolu Silindir (I = 12mr²)
Görseldeki yuvarlanma dinamiklerine göre yargılardan doğru olanlara D, yanlış olanlara Y işaretleyiniz.
| D | Y | |
| Kaymadan yuvarlanan cismin yerle temas ettiği anlık temas noktasının yere göre anlık hızı sıfırdır. | ✓ | |
| Eylemsizlik momenti yalnızca cismin toplam kütlesine bağlı olup dönme eksenine bağlı değildir. | ✓ | |
| Kütlesi ve yarıçapı eşit olan kürenin eylemsizlik momenti, içi boş silindirden daha küçüktür. | ✓ | |
| Dönerek öteleme yapan cismin toplam kinetik enerjisinde dönme enerjisi hesaba katılmaz. | ✓ |
Görseldeki yatay düzlemde kaymadan yuvarlanan m kütleli ve r yarıçaplı dolu silindirin (I = 12mr2) dönme kinetik enerjisinin
- A12
- B14
- C1
- D2
Dönme ve eylemsizlik dinamiklerine dair yargılardan doğru olanlara D, yanlış olanlara Y işaretleyiniz.
| D | Y | |
| Buz pateni sporcusu kollarını kapattığında eylemsizlik momenti küçülür ve açısal hızı artar. | ✓ | |
| Kaymadan yuvarlanan bir tekerleğe etki eden statik sürtünme kuvveti mekanik enerjiyi ısıya dönüştürür. | ✓ | |
| Dönme kinetik enerjisi açısal hızın karesiyle doğru orantılıdır. | ✓ | |
| Kütle merkezinden geçen eksene göre eylemsizlik momenti daima en küçük değerindedir. | ✓ |
Dönme eksenine göre kütle dağılımına bağlı olan dönme direnci büyüklüğünün adını yazınız.
Görseldeki tekerlek noktalarını yere göre anlık hız büyüklükleriyle eşleştiriniz.
Görseldeki dönme dinamiği ipuçlarından yararlanarak bulmacayı çözünüz. Turuncu anahtar kutulardaki harflerle şifrelenmiş kinematik hareketi bulunuz.
Turuncu kutulardaki harfler yukarıdan aşağıya: DÖNME
Aynı eğik düzlemden kaymadan yuvarlanan dolu kürenin içi boş halkadan neden daha önce indiğini açıklayınız.