FİZ-101 Uygulama-IX (BölümIX: Momentum, İtme ve Çarpışmalar)

14.12.2012
FİZ-101 Uygulama-IX
(BölümIX: Momentum, İtme ve Çarpışmalar)
1. (Serway&Beichner, 9.11) 3 kg kütleli bir çelik gülle, büyük bir duvara, duvarla 60 o
açı yapacak şekilde 10 m/s hızla çarpar. Gülle aynı hız ve açı ile yansıtılır. Eğer
gülle duvarla 0.20 s temasta kalırsa duvarın gülleye uyguladığı ortalama kuvvet
nedir?
2. (Serway&Beichner, 9.18)
Şekilde görüldüğü gibi m kütleli ve v hızlı bir
ℓ
.
m
v
3.
mermi, M kütleli bir sarkaç içinden geçer ve
v/2 hızı ile çıkar. Sarkaç, ℓ uzunluğunda ve
kütlesi ihmal edilebilir bir ipin ucuna asılıdır.
Sarkacın tam bir düşey çember üzerinde
hareket edebilmesi için minumum v ne
v/2 olmalıdır?
(Serway&Beichner, 9.33) Bir bilardo topu, 5 m/s hızla harekette iken aynı kütleli
durgun bir topa çarpar. Çarpışmadan sonra top, ilk hareket yönüne göre 30 o açı
altında 4.33 m/s hızla hareket eder. Esnek çarpışmayı göz önüne alarak (sürtünme ve
dönme hareketini dikkate almadan), çarpılan topun hızının yönünü ve büyüklüğünü
bulunuz.
4. (Fishbane,Gasiorowicz&Thornton, 8.35) Kütlesi 126 gr olan bir cisim, +x ekseni
boyunca 0.875 m/s bir hızla hareket etmektedir. Cismin hemen önünde, aynı yönde
ve aynı hızla hareket eden kütlesi 9.66 kg olan ikinci bir cisim bulunmaktadır. Belli
bir noktada kütlesi büyük olan cisim, bir duvar ile tam esnek çarpışma yaparak geri
döner ve küçük kütleli cisme çarpar. Çarpışmadan sonra küçük kütleli cismin hızını
bulunuz.
5. (Fishbane,Gasiorowicz&Thornton, 8.52) 0.2 kg, 0.1 kg ve 0.3 kg kütleli üç nokta
r
r
r
cisim xy-düzleminde sırasıyla, r1 = 0, r2 = (0.3 m) ˆj ve r3 = (0.2 m)iˆ + (0.2 m) ˆj konum
vektörleri ile tanımlıdır. Sistemin kütle merkezini bulunuz.
6. (Giancoli, 9.68)
N
H
H
H
Amonyak molekülünün kütle merkezini bulunuz. Kimyasal
formül NH3’ tür. Hidrojenler, tepesinde azot atomu olan bir
piramidin, bir eşkenar üçgen (kenarı 0.16 nm) oluşturan
tabının köşelerinde yer almaktadırlar. Azot, üçgenin
düzleminden 0.037 nm uzaktaki tepesindedir.
7. (Berkeley Cilt-I, 3.18) m1 =2 gr ve m2=5 gr kütleli iki cismin çarpışmadan hemen
r
r
önceki hızları v1 = 10 iˆ cm/s ve v2 = 3 iˆ + 5 ˆj cm/s’ dir. Cisimler çarpışınca
birbirlerine yapışıyorlar. a) Son hızlarının büyüklükleri nedir? b) Çarpışma sırasında
başlangıçtaki kinetik enerjileri ne oranda kaybolur?
A. Ozansoy
1
8. (Young&Freedman, 8.76) Kütlesi 0.100 kg olan bir taş parçası, sürtünmesiz ve
yatay bir zemin üzerinde hareketsiz olarak durmaktadır. Kütlesi 6 gr olan bir mermi
350 m/s hızla yatay olarak hareket ederken bu taşa çarpıp sekiyor ve orijinal yönüne
dik yönde (yukarı doğru) 250 m/s hızla hareketine devam ediyor. a) Çarpışma
sonunda taşın hızının yönü ve büyüklüğü nedir? b) Bu çarpışma tamamen esnek
midir?
9. (Oman&Oman, 10.1) Bir balistik sarkaç, iplerle asılmış tahta bir bloktan oluşan ve
bir merminin süratini ölçmeye yarayan bir alettir. Mermi, bloğa doğru ateşlendikten
sonra tahta yükselir. 350 m/s hızla hareket eden 12 gr’ lık bir mermi 5 kg’ lık bloğa
ateşlendiğinde, tahta blok kaç m yükselir?
10. (Karaoğlu,6.15) Doğu yönünde gitmekte olan 800 kg kütleli bir otomobil ile kuzey
yönünde gitmekte olan 1200 kg kütleli bir kamyonet bir kavşakta çarpışıp
kenetleniyorlar. Yerdeki tekerlek izlerine göre, araçlar doğu yönünde 37° açı yapan
bir doğrultuda 9 m sürükleniyorlar. Asfaltın sürtünme katsayısı 0.8 olduğuna göre,
her iki aracın çarpışmadan önceki hızlarını bulunuz.
11. (Young&Freedman, 8.94) Hareketsiz durmakta olan bir 232Th (Toryum) atomu,
bir alfa parçacığı yayarak, 228 Ra (Radyum) atomuna dönüşüyor. Bozulma
ürünlerinin toplam kinetik enerjisi 6.54 × 10−13 J’ dür. Bir alfa parçacığının kütlesi
228
Ra ’ un kütlesinin %1.76’ sına denk gelmektedir. Geri tepen atom 228 Ra ’un ve
alfa paçacığının kinetik enerjilerini hesaplayınız.
A. Ozansoy
2