FİZ-101 Uygulama-XI (Bölüm XI: Dönme Hareketinin

28.12.2012
FİZ-101 Uygulama-XI
(Bölüm XI: Dönme Hareketinin Dinamiği
r
1. (Fishbane,Gasiorowicz&Thornton, 10.17) Konumu, r = (3iˆ − ˆj − 5kˆ) m ile verilen
r
ve üzerine etki eden kuvvet F = (2iˆ + 4 ˆj + 3kˆ) N olan bir cismin üzerindeki torku
başlangıç noktasına göre hesaplayınız.
o
2. (Berkeley Cilt-I, 6.4) Bir elektron bir protonun etrafında r= 0.5 A yarıçaplı
çembersel bir yörüngede hareket etmektedir. a) Elektronun proton etrafındaki
yörüngesel açısal momentumunu bulunuz. b) Elektronun toplam enerjisi ne
kadardır? c) Elektronu protondan ayırmak için elektrona verilmesi gerekli enerji ne
kadardır?
3. (Fishbane,Gasiorowicz&Thornton, 10.29) Kütlesi 600 kg olan bir itfaiye arabası
t=0 s anında cadde üzerinde park halindeki bir aracın yanından 15 m/s hızla
geçmektedir. Bir fizik öğrencisi, itfaiye arabasının park halindeki araca göre 10 s
sonra açısal momentumunun, t=0 anındaki açısal momentumunun iki katı olduğunu
hesaplıyor. İtfaiye aracının t=10 s anındaki hızını bulunuz.
4. (Fishbane,Gasiorowicz&Thornton, 10.32)
0.5 kg’ lık küçük bir kütle, sürtünmesiz bir
eğik düzlem üzerinde, yerden 1.6 m yukarıda
dururken kaymaya başlar. Kütle eğik düzlemin
dibine ulaştığında bir süre düz bir yüzey
1.6 m
üzerinde kaydıktan sonra, kütlesi 3.2 kg,
uzunluğu 1 m olan, orta noktasından
tutturulmuş düzgün bir dikey çubuğun altına
çarpıp yapışıyor. Çubuk dönme hareketine
hangi açısal hız ile başlar?
.
5. (Serway&Beichner, 11.21) 2 kg kütleli bir parçacığın konum vektörü zamana bağlı
r
olarak r = (6iˆ + 5tˆj ) m eşitliği ile verilmektedir. Parçacığın açısal momentumunu
zamana bağlı olarak bulunuz.
6. (Berkeley Cilt-I, 6.6) Kütlesi 20 kg, uzunluğu 10 m olan bir merdiven, düşeyle 30°
açı yapacak şekilde kaygan bir duvara dayanmaktadır. Merdivenin kaymasını, yerle
merdiven arasındaki sürtünme sağlamaktadır. Durgun bir merdiven için net torkun
(dönme momentinin) sıfır olduğunu kullanarak, merdivenin duvara uyguladığı
kuvvetin büyüklüğünü bulunuz. (Yol gösterme; durgun bir merdiven için
momentlerin toplamı sıfırdır).
A. Ozansoy
1
7. (Young&Freedman, 10.3)
F2
F1
.
45°
F3
Kenar uzunluğu 0.180 m olan kare şeklindeki metal
levha, merkezindeki O noktasından geçen ve levhaya
dik olan bir mile tutturulmuştur. F1=18.0 N, F2=26.0 N
ve F3=14.0 N ise net torku hesaplayınız. Levha ve
kuvvetler sayfa düzlemindedir.
8. (Young&Freedman, 10.8) Düzgün ve 8.4 kg ağırlığındaki küresel bir kabuk 50 cm
çaplıdır. 2 kg ağırlığında 4 küçük kütle eşit aralıklarla kürenin dış yüzeyine
yerleştiriliyor. Oluşan bu sistem, kürenin ve iki küçük kütlenin merkezinden geçen
eksen üzerinde dönmektedir. Sistemin açısal süratini 75 rpm’ den 50 rpm’ e
düşürmek için gereken sürtünme torku nedir?
9. (Young&Freedman, 10.20)
Yarıçapı 8 cm ve kütlesi 0.180 kg olan bir halkanın
kenarına, bir ip birkaç kez dolanmıştır. İpin serbest
ucu tutularak halka serbest bırakılıyor. Halka 75
cm alçaldıktan sonra a) dönen halkanın açısal
süratini b) halkanın merkezindeki sürati
hesaplayınız.
A. Ozansoy
2