Bölüm-6- ek sorular

08.12.2015
FİZ-111 Fizik-I Biyoloji Bölümü B Şubesi
BölümVI: Newton’ un Hareket Yasalarının Uygulamaları: Ek Sorular
1. (Giancoli, 5.91) 480 km/sa hızla giden bir uçağın gidiş yönünü tersine çevirmesi gerekmektedir. Pilot
bunu yapmak için kanatlara 38°’ lik bir eğim vermeye karar verir. a) Yön değiştirmek için gerekli zamanı
bulunuz. b) Dönüş sırasında yolcuların maruz kalacağı ek kuvveti betimleyiniz.
Uçağa etkiyen kuvvetler:


w  mg : Ağırlık

L : Havanın kaldırma kuvveti

Düşeyde;
F
y

 =38°
 L cos   mg  0  L 
mg
cos 
(1)
Kaldırma kuvvetinin yatay bileşeni,
merkezcil bir ivmeye neden olur.
v2
Şekil “ Üniversite Fiziği CiltL sin   mar  m
(2)
I, H.D. Young ve R.A.
R
Freedman” dan alınmıştır.
mg
v2
v2
** (1), (2)’ de yazılırsa;
(3)
sin   m
 tan  
cos 
R
Rg
a) Yön değiştirmek için gerekli zaman, çembersel hareketin periyodunun yarısına eşit olur.
2R
vT
R
Periyot; T 
(4)
v
2
**(4), (3)’ te yerine yazılırsa;
 (480
km 1000 m
1 sa


)
sa
1 km
3600 sn
 55 sn
9,8 tan 
v
2v
T
v


 
vT
2
g
tan

gT
g
2
b) Dönüş sırasında koltukların yolculara uygulayacağı normal kuvvet artar.
tan  
2
Yolcular için;
 Fy  n cos   mg  0
n
mg
 1.27 mg
cos 
 görünür ağırlıkları artar..!
-----------------------------------2. Çember yayı şeklinde yapılan bir karayolu virajı, 60 km/sa hıza kadar geçişlerde savrulmadan hareket
etmeye uygun bir biçimde inşa edilmiştir. a) Virajın yarıçapı 150 m ise yolun eğim açısını hesaplayınız.
b) Eğer yol eğimli değilse, otomobilin kayarak savrulmaması için tekerlekler ile yol arasındaki
minumum sürtünme katsayısını hesaplayınız.
A. Ozansoy, 2015
1

n
n cos 
n sin 
R
v  60
a) Yol eğimli ise, şekilde görüldüğü gibi yolun araca uyguladığı
normal kuvvetin yatay ve düşey bileşenleri oluşur.
Düşeyde;
mg
 Fy  n cos   mg  0  n  cos  (1)
Normal kuvvetin yatay bileşeni, merkezcil bir ivmeye neden olur.
v2
n sin   mar  m
(2)
R
mg
v2
v2

(3) Şekil “Üniversiteler için Fizik,
sin   m
 tan  
B. Karaoğlu” dan alınmıştır.
cos 
R
Rg
km 1000 m
1 sa


 16,7 m / sn
sa
1 km
3600 sn
,
R  150 m
v2
(16,7) 2

 0,1897    arctan( 0,1897)  10,7 
Rg 150(9,8)
b) Yol eğimli değilse,
tan  
f s  mar ise araba virajı alır.

n

fs
F
F
x
y
 n  mg  0
 f s  mar
v2
Statik sürtünme kuvvetinin
maksimum değeri alınmıştır.
R
2
v
(16,7) 2
s 

 0,1897
gR 150(9,8)
 s mg  m
n  mg

mg
---------------------------------------------------------------3. (Konik Sarkaç): l uzunluğundaki bir iple tavana asılı olan m kütleli küçük bir cisim r yarıçaplı bir
çember üzerinde dönmektedir. İpin düşeyle yaptığı açı ’ dır. a) Cismin ivmesi hangi yöndedir ve
ivmenin sebebi nedir? b) Cismin hızını ve periyodunu l, , g ve m cinsinden bulunuz.
a)
F
y
 T cos   mg  0
T
b)
F
x
 Fr  T sin   mar
mg
cos 
İvmeye neden olan kuvvet
v2
r  l sin  T sin   mar  m
r
2
mg
v
(
) sin   m
v
cos 
l sin 
( Periyot ) t 
2r
 2
v
gl
sin 
cos 
l cos 
g
Şekil “Fen Bil. ve Müh. İçin Fizik,
D. Giancoli den alınmıştır.
2
A. Ozansoy, 2015