11. SINIF SORU BANKASI 1. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 3. Konu NEWTON’UN HAREKET YASALARI TEST ÇÖZÜMLERİ 3 Newton’un Hareket Yasaları m2g.sin30° = 10 N, T = 15 N olduğundan T daha büyüktür (Şekil I). O hâlde sistem ok yönünde a ivmesi ile hızlanıyor demektir (Şekil II). Buradan; Test 1 in Çözümleri m1=6 kg 1. v = sabit yatay 2T fs=km1g fs=60k T = m2g.sin30° + tepki (m2a) 15 = 10 + 2a a = 2,5 m/s2 bulunur. Tüm sistem m2 T T m2g=30 N Fnet a= m a= 2, 5 = m1 = 6 kg bulunur. m2 ve m3 kütleli cisimlerin bulunduğu sistem ok yönünde (aşağı yönde) a ivmesi ile hızlanır. a nın değeri; m2 g - m3 g 30 - 10 a= = = 5 m/s2 m2 + m3 4 bulunur. İpteki T gerilme kuvvetini m2 kütlesinden yararlanarak bulalım; T = m2g – m2a T = 30 – 15 T = 15 N bulunur. m1 kütleli cismi çeken kuvvet ise 2T = 30 N tepki (m2a) a m2 m2 g olur. m1 kütleli cisim sabit hızla hareket ettiğine göre; m1 + 2 3. a m1=4 kg yatay 2T = fs 30 = 60k ⇒ k = 0,5 bulunur. K a L Sistem serbest bırakılınca; 1 x = at 2 2 4= T = 15 N 4m m2g Yanıt E dir. 5 m 1 - 10 T 2. 5 m 1 - 10 m1 + m2 Yanıt E dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© Şekil II yasası yazılarak; m3g=10 N 10 m N 2a 30° için dinamiğin temel a a T 1 a .2 2 2 & a = 2 m/s2 lik ivme ile hızlanır. Sistem için dinamiğin temel yasasını yazalım: m1 m 1 gs m2=2 kg in3 a= 0° m 2 gs 30° m1g · sin30° = 5m1 m2g · sin30° = 10 N Şekil I in3 0° 2= Fnet Rm = m2 .g m1 + m2 10 . m 2 4 + m2 m2 = 1 kg bulunur. Yanıt A dır. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 4. düşey 3 Kütleler Şekil II deki gibi yer değiştirince; m2 = 2 kg fs Fx=10 N fs = km2g 2 m1 = 1 kg Şekil II mg Fy=10 N mg – Fy = 20 – 10 = 10 N F kuvvetinin yatay ve düşey bileşenleri şekildeki Fx ve Fy dir. Cisme; düşeyde mg – Fy = 10 N luk, yatayda da Fx = 10 N luk iki kuvvet etki eder. Cismin hareketine; fs = k N fs = 0,6 . 10 = 6 N luk bir sürtünme karşı koyar. Sonuç itibariyle cisim aşağı yönde 10 – 6 = 4 N luk bir net kuvvetle düşer. Cismin ivmesi; a= Fnet=10 – (0,5.2.10) Fnet = 0 Net kuvvet sıfır ise ivme de sıfır olur. 2 Yanıt A dır. mg - Fy - fs m Fnet = m1g – fs 20 - 10 - 6 a= = 2 m / s 2 bulunur . 2 Yanıt C dir. 6. Nihat Bilgin Yayıncılık© m1g =10 N fs 1 m1 m2 12 7°= m 3 .sin N fs 2 37° g 2 m1 kütleli cisim ipe bağlı olduğundan hareket eden yalnızca m2 kütlesidir. m2 kütlesine, hareketine zıt yönde etki eden fs ve fs sürtünme kuvvetleridir. 5. 1 m1=1 kg a=5 m/s2 fs =km1g fs = k1m1g . cos37° fs = 0,1 . 2 . 10 . 0,8 = 1,6 N fs = k2 . (m1 + m2) g . cos37° fs = 0,2 . 4 . 10 . 0,8 = 6,4 N bulunur. m2 kütleli cisme etki eden toplam sürtün- 1 m2 Şekil I m2g yazalım: 1 2 2 fs(toplam) = fs + fs = 8 N bulunur. m2 kütleli cismin ivmesi; m 2 g - km 1 g a= m1 + m2 5= 1 me kuvveti; Birinci durumda sisteme etkiyen kuvvetler Şekil I deki gibidir. Sistem için dinamiğin temel yasasını 1 a= 10 m 2 - ( 0, 5 . 1 . 10 ) 1 + m2 m2 = 2 kg bulunur. 2 a= 2 m 2 g . sin 37 ° - fs ( toplam ) m2 12 - 8 = 2 m/s2 2 Yanıt B dir. 4 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket 7. 9. Doğu yönünde gitmekte olan araç a ivmesiyle yavaşlarsa, aracın ivmesi batı yönünde olur. Bu durumda m kütleli cisme etki eden tepki kuvveti F = ma olup şekilde gösterilen yönde olur. nü ö ty ke re ha Y m a 7° in3 s g. m F= X v m fs F 37° 10. x2=3 br x1=4 br 53° 37° P 5 br R Şekil II Soruda verilen eğik düzlem, şekildeki gibi bir dik üçgen olup kenarları üzerinde yazıldığı gibidir. a = 6 – 2 = 4 m/s2 olur. Yanıt C dir. 8. Cisim eğik düzlemden yukarı çıkarken de inerken de yavaşlama ve hızlanma ivmesi değerce eşit olup a = g.sin30° = 5 m/s2 dir. Bu nedenle hareketin gidiş ve dönüşü tam simetriktir. Yani cisim A dan hangi hızla atılmışsa, yine A noktasına aynı hızla geri döner. Benzer şekilde gidiş ve dönüş süreleri eşit olup 6 şar saniyedir. O hâlde cisim A dan atılırken veya A ya geri dönerken hızı aynı olup; Cisme v yönünde bir kuvvet etki etmediğinden hız vektörünün düşey bileşeni değişmez. Ancak cisme F kuvveti etki ettiğinden cisim bu yönde hızlanarak hareket eder. Yanıt A dır. Nihat Bilgin Yayıncılık© hareket yönü olurdu. Eğik düzlem sürtünmeli ve yavaşlama ivmesi de 8 m/s2 olduğuna göre, sürtünmeden dolayı oluşan ivme 2 m/s2 olur. Cisim yukarıdan aşağıya doğru inerken, F kuvveti cismi hızlandırmaya çalışırken fs kuvveti, Şekil II deki gibi ters yönde etkiyecek. Bu durumda cismin hızlanma ivmesi; Y güney mg · sin 37 ° a= = 6 m / s2 m X doğu 37° Cisim yukarı doğru çıkarken hareketine zıt yönlü iki kuvvetin etkisindedir (Şekil I). Eğik düzlem sürtünmesiz olsaydı yavaşlama ivmesi; F=ma fs Şekil I m v0 = a.t = 5 . 6 = 30 m/s dir. m 1 g · sin 37 ° = 6 m / s2 m1 m 2 g · sin 53 ° a2 = = 8 m / s2 m2 a1 = ivmeleriyle hareket ederler. Buradan; 1 a t2 x1 2 1 1 x2 = 1 a t2 2 2 2 6 t 21 4 = 3 8 t 22 Yanıt B dir. m1 ve m2 kütleli cisimler; t 12 t 22 t1 t2 = = 32 16 = 18 9 4 ve 3 3t1 = 4t2 bulunur. Yanıt A dır. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 11. m1 12. a K 6m fs=km1g=4 N 5m 5 m m 10 gsin 30 m ° m2 v=10 m/s 30° L P x 4m m2g=10 N Cismin KL arasındaki ivmesi; yer m2 cismi yere çarpıncaya kadar sistem; m 2 g – fs m1 + m2 a= 10 – 4 = 3 m / s2 2 lik ivme ile hızlanır. m2 cismi; 1 x = at 2 2 1 4 = ·3·t2 2 8 2 t = 3 2 2 s 3 sonra yere çarpar. Bu sürenin sonunda sistemin kazandığı hız; t= v = at 2 2 6 2 = m/s 3 3 olur. m2 cismi 4 m yol alarak yere çarptığında m1 v = 3· cismi de 4 m yol almış ve hızı da andan itibaren m1 cismi; 6 2 m/s dir. Bu 3 fs a= m 1 4 = 4 m / s2 1 lik ivme ile yavaşlar. m1 kütleli cisim yavaşlamaya başladığı anda makaradan 2 m uzaklıktadır. Bu nedenle m1 kütleli cisim makaraya; v2 = v02 – 2ax v2 = f a= 2 6 2 p – 2·4·2 3 v2 = 8 v = 2 2 m / s hızla çarpar. Yanıt A dır. Nihat Bilgin Yayıncılık© a= mg sin 30 ° = 5 m / s2 m a= dir. 30° nin karşısındaki kenar 5 m olduğuna göre, KL uzaklığı 10 m dir. m kütleli cisim KL yolunda 5 m/s2 lik ivme ile hızlanarak L noktasına; v2 = 2ax v2 = 2 . 5 . 10 = 100 v = 10 m/s lik hızla varır. Cismin KL yolunu alması için geçen t1 süresi ise; v = at 10 = 5 . t bulunur. O hâlde cisim; LP yolunu 5 – 2 = 3 saniyede ve 10 m/s lik sabit hızla alır. Buradan LP yolu; x=v.t x = 10 . 3 x = 30 m bulunur. ⇒ t=2s Yanıt E dir. 6 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket 13.Cisim K dan L ye çıkarken; 0° in3 30° gs m K a1 = 5 m/s2 lik ivme ile hızlanır. Aynı cisim L den K ya dönerken; 1 2 at 2 1 x 1 = 10 · 2 – 5 · ( 2 ) 2 2 x1 = 20 – 10 = 10 m yol alır. x1 = v0 t – F + mg · sin 30 ° a2 = m 20 + 10 a2 = = 15 m / s 2 2 lik ivme ile hızlanır. Cisim gidiş ve dönüşte aynı yolu aldığına göre, zamansız hız bağıntısından; v12 = 2a1x v12 = 2 . 5 · x = 10x v22 = 2 . 15 x = 30x yazılabilir. Buradan; bulunur. x1 + x2 = 20 m, v0 = 10 m/s değerleri yerine yazılırsa; t = 2 s bulunur. Yani cisimler harekete başladıktan 2 s sonra karşılaşırlar. Bu esnada m1 kütleli cisim; F= v 21 v 22 = Yanıt C dir. 15.Sistem okla gösterilen yönde; 10 x 30 x v1 3 1 v 2 = 3 = 3 bulunur. Yanıt D dir. 14.m1 kütleli cismin yavaşlama ivmesi ile m2 kütleli cismin hızlanma ivmesi eşit olup a = g.sin30° = 5 m/s2 dir. m1 kütleli cisim yavaşlarken x1 kadar, m2 kütleli cisim de hızlanırken x2 kadar yol almış olsun. x1 ve x2 yi taraf tarafa toplarsak; m2 x2 Nihat Bilgin Yayıncılık© F – mg · sin 30 ° a1 = m 20 – 10 a1 = 2 L N 20 a1 x2 = + 1 2 at 2 x1 = v0 t – x1 + x2 = v0t 1 2 at 2 A m1g=20 N h1 h1 = 1 2 at 2 h1 = 1 2 · ( 5 ) 2 = 25 m 2 B yükselmiş olur. m1 kütleli cisim A noktasında iken ip kopar. Cisim bu andan itih2 baren aşağıdan yukarıya v v hızı ile düşey atış yapmış A olur. v hızının değeri; v = at h1=25 m v = 2 . 5 = 10 m/s olur. Cismin atılış hızı O v = 10 m/s olduğundan, ip koptuktan 1 saniye sonra B tepe noktasına varır ve burada çok kısa bir süre durur. Sonra da B noktasından serbest düşme yaparak geri döner. AB uzaklığı; v0 m1 a O x1 30° 30 – 20 a= = 2 m / s2 2+3 lik ivme ile hızlanır. 5 saniyede m1 kütleli cisim, O hareket noktasından; m2g=30 N 1 2 gt 2 h2 = h2 = 5(1)2 = 5 m bulunur. OB uzaklığı da 25 + 5 = 30 m olur. Yanıt D dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 16. – 18. 1 yatay ma.cos37° 37° ma fs = k N = k( – a mg 1 1)g .si 37° l1 . g = fs l1 . g = k(l – l1) . g k= ,1 , – ,1 n3 7° yatay Arabanın hareketi esnasında m kütleli cisme iki kuvvet etki eder. Bunlardan biri mg.sin37°, öteki de arabanın ivmesinden doğan tepki kuvveti (ma) dır. Cisme etki eden net kuvvet, bu iki kuvvetin bileşkesidir. Eğik düzlem üzerinde kayarak düşen cismin ivmesi; Zincir homojen olduğuna göre; tüm boyunun kütlesi l ile, sarkmış kısmının kütlesi ise l1 ile orantılıdır. Sistem dengede ise Fnet = 0 dır. Buradan; 7 Fnet mg · sin 37 ° – ma · cos 37 ° al = m = m aʹ = 6 – (2,5 . 0,8) = 4 m/s2 bulunur. bulunur. Yanıt B dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt A dır. 19. 7° m=1 kg 17. m1 mm 22 a2 a) s3 (m co ki m g p te =k fs 7° in3 F s mg F= m2 kütleli cisme uygulanan F kuvveti, bu cisme yere göre; F a2 = m 2 ivmesini kazandırır. Bu nedenle m2 kütlesinin m1 F kütlesine göre ivmesi m olur. 2 a m1 ile m2 arasında sürtünme olmadığından, m2 harekete başlayınca, m1 yatayda hareket etmeksizin yere düşer. Çünkü m1 kütleli cisim eylemsizliğinden dolayı durgun hâlini sürdürmek ister. m1 ile m2 arasında yeterli bir sürtünme olsaydı, birlikte hareket ederlerdi. Yanıt B dir. 37° yatay m kütleli cisme aşağı yönde F kuvveti, yukarı yönde ise sürtünme ve arabanın ivmesinden doğan tepki kuvveti etki eder. m kütleli cisim dengede kaldığına göre; mg sin37° = kmg cos37° + ma 6 = 0,2 . 1 . 10 . 0,8 + 1 . a 6 = 1,6 + a a = 4,4 m/s2 bulunur. Yanıt C dir. 8 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket 21. 20. T a T m1 N =5 0° f s 1 3 n i m g.s 1 0N 2 gs m1 a a fs1 T 0N fs1 N 20 =1 fs2 a 30° m1 kütleli cisim a ivmesi ile yukarı yönde, m2 kütleli cisim de a ivmesi ile aşağı yönde hızlanır. m1 kütleli cisme etki eden kuvvetler şekillerdeki gibidir. fs = 2 N, ise fs = 10 N olur. Buradan; Fnet = m1a T – 5 – fs = 1 . a T – 7 = a ....………………....(1) yazılabilir. m2 kütlesi için; Fnet = m2a 20 – (T + fs + fs ) = 4a 20 – T – 2 – 10 = 4a – T + 8 = 4a .......…………..(2) yazılabilir. (1) ve (2) bağıntılarını taraf tarafa toplarsak; 2 T3 a=2 m/s2 m2 g Fnet = m3a m3g – T3 = m3a 10m3 – 20 = 2m3 5 8m3 = 20 ⇒ m 3 = kg 2 bulunur. Aynı düşünce ile m2 kütleli cisim için dinamiğin temel yasasını yazalım. Fnet = m2a T2 – m2g = m2a 20 – 10m2 = 2m2 5 12m2 = 20 ⇒ m 2 = kg 3 Yanıt B dir. 1 2 –T + 8 = 4a 1 = 5a a= 30° 1 T – 7 = a Nihat Bilgin Yayıncılık© Şekil II + fs=20 N T2 m1 kütleli cisme aşağıya doğru etki eden kuvvetlerin toplamı 40 N olup, cisim sabit hızla hareket ettiğinden T1 = 40 N olur. m2 ve m3 ün bağlı olduğu ipteki gerilme kuvvetleri T2 = T3 = 20 N olur. m3 kütleli cisim a ivmesi ile hızlandığına göre, m3g > T3 tür. Buradan; Şekil I 5N N =2 T1=40 N m3 g 30° g.s m2 1 m m1 1 2 °= 0 in3 0N 0N =4 T1 2 °= 0 in3 m2 fs ) bit sa v( 1 m / s2 bulunur. 5 Yanıt D dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 3. Test 2 nin Çözümleri 1. m m22 = 10 kg m m1 kütlesiyle m2 kütlesi arasındaki sürtünme kuvveti; L X m K A 37° 53° m ° 53 ·sin mg n3 ·si g m fs = k · m1 · g fs = 0,4 · 5 · 10 = 20 N bulunur. Cisimler arasındaki sürtünme kuvveti, m2 kütleli cismin F kuvveti yönünde hareket etmesini sağlayan kuvvettir. m2 cisminin ivmesi, Şekildeki sürtünmesiz sistem serbest bırakıldıktan sonra hızlanma ivmesi; mg · sin 53 – mg · sin 37 g = 3m 15 büyüklüğünde ve 1 yönündedir. t saniye sonra ip X noktasından kopunca 1 yönünde gitmekte olan L cismi a2 ivmesiyle yavaşlar, durur ve ters yönde hızlanır. a1 = mg · sin 37 3g = 2m 10 olup a2 > a1 dir. a2 = L cisminin başlangıçtan itibaren hız-zaman grafiği A seçeneğindeki gibidir. fs a= m 2 20 = 2 m/s2 bulunur. a= 10 Yanıt A dır. Nihat Bilgin Yayıncılık© F = 60 N fs (1) 7° m1 = 5 kg (2) 9 Yanıt A dır. 2. kmg·cos37° m 7° in3 ·s mg 37° Cisim serbest bırakıldıktan 1 s sonra hızı 4 m/s oluyorsa, ivmesi a = 4 m/s2 dir. 4. Cismin ivmesi; Buradan; a= mg · sin 37 – kgm · cos 37 m 4= 1· 10 · 0, 6 – k · 1· 10 · 0, 8 1 k = 0, 25 olarak bulunur . Yanıt B dir. a= a= Fx – fs m Fx – k · ( Fy + mg ) m 60 – 0, 2 ( 80 + 80 ) a= 8 a = 3,5 m/s2 bulunur. Fx Fy F = 100 N 53° m = 8 kg m 2 Yanıt E dir. 10 Ünite 1 5. Kuvvet ve Hareket 7. m1 fs = km1g a °= 0N T 2 0 in3 T g·s m1 m2g = 40 N fs = 20 N m2g = 60 N 30° Sistemin ivmesi; m2 cismine etki eden net kuvvet bağıntısından; Fnet = m2 · a m2g – T = m2 · a 40 – 16 = 4 · a a = 6 m/s2 olarak bulunur. m1 cismine etkiyen net kuvvet yazılırsa; Fnet = m1 · a m2g – T = m2 · a 60 –T = 6 · 2 T – km1g = m1a 16 – 0,4m1 · 10 = m16 16 – 4m1 = 6m1 T = 48 N bulunur. Yanıt B dir. bulunur. Yanıt E dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© m1 = 1,6 kg 60 – 20 – 20 6+4 a= a = 2 m / s 2 bulunur . Fnet a= m toplam 8. kmg·cos37° m 6. 7° m2 = 2 kg F1 in3 ·s mg m3 = 1 kg m3 = 1 kg F2 37° Şekil I Şekil II Etkinin tepkiye eşitliği prensibine göre gösterilen tepki kuvvetleri etki kuvvetlerine eşit olacaktır. Şekil I ve II deki etki kuvvetleri cisimlerin kütleleriyle doğru orantılıdır. F1 F2 F1 F2 F1 F2 = m2 + m3 m3 = 2+1 1 Sürtünmeli eğik düzlem üzerinden bırakılan cismin ivmesi; mg · sin 37 ° - k · mg · cos 37 ° m 6m – 2m a= = 4 m/s2 m olur. 2 saniyede cismin alacağı yol; x= = 3 bulunur . Yanıt C dir. a= 1 2 at 2 1 x= · 4 · 22 2 x = 8 metre bulunur. Yanıt A dır. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 9. 11. v (sabit) m fs1 a F m fs2 musluk K F m F T su Şekil I Şekil II F kuvveti ile harekete geçen sistemde, musluk açılınca toplam kütle değişmediğinden sistemin ivmesi F de a = m bağıntısı gereğince değişmez. Sistem Şekil II deki duruma getirildiğinde tepki kuvF veti yarıya indiğinden sürtünme kuvveti olur. 2 Buradan; F 2 F– a= m su yatay Sabit sürtünmeli yatay düzlem üzerindeki cisimlere Şekil I deki F kuvveti uygulanınca sistem sabit hızla hareket ediyor, bu nedenle fs1 = F dir. 11 Arkadaki araç için Fnet = m · a bağıntısı yazılırsa, m kütlesi azaldığı için ipteki T gerilme kuvvetinin büyüklüğü de azalır. Yanıt B dir. F = 2m bulunur. hız 10.Doğrusal bir yolda hareket eden arav cın hız-zaman gra(+) t 2t fiği incelenirse, cis0 zaman (–) min (0-t) aralığında pozitif yönde düz–v gün yavaşlayan, (t2t) aralığında negatif yönde hızlanan hareket yaptığı görülür. Bu nedenle konum-zaman, ivme-zaman ve kuvvet-zaman grafikleri aşağıdaki gibi olur. konum Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt B dir. 12. F·cosα ivme m x 0 t 0 t 2t zaman 2t F mg Şekil I –a Şekil II Şekil I de cisim sabit hızla hareket ettiğine göre; kuvvet F = kmg yazabiliriz. Şekil II de cisim sabit hızla hareket ettiğine göre net kuvvet sıfırdır. Buradan; F + F · cosa = k · mg + k · F · sina 2t zaman –F F F fs = kmg II t α zaman I 0 F·sinα v (sabit) III Yanıt A dır. F · cosa = k · F · sina k= cos a sin a bulunur. Yanıt D dir. 12 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket 14. 13. m1m=210 kg fs = km1g Şekil I Şekil II v = sabit T = 40 N a2 a1 L K K P m2g = 40 N mLg m2 kütleli cisim sabit hızla hareket ettiğine göre bu cismi tutan ipteki gerilme kuvvetinin büyüklüğü 40 N olmalıdır. Hareketli makaradan dolayı m1 kütleli cismi çeken gerilme kuvvetinin büyüklüğü 20 N olur. m1 kütleli cisim de sabit hızla hareket ettiğinden sürtünme kuvveti de 20 N olmalıdır. Buradan; mPg Şekil I ve Şekil II deki sistemlerin a1 , a2 ivmeleri; fs = km1g 20 = k · 10 · 10 k = 0,2 bulunur. Yanıt B dir. a1 = mK · g – mL · g mK + mL a2 = mK · g – mP · g mK + mP bulunur. Sistemler serbest bırakılınca ok yönünde hareket ettiğine göre K cisminin kütlesi en büyüktür. a1 > a2 olduğu için P cisminin kütlesi L den büyüktür. Yanıt D dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© mK g mK g NEWTON’UN HAREKET YASALARI 13 Test 3 ün Çözümleri 4. m kütleli cisme etki eden eylemsizlik kuvveti (Fey), sürtünme kuvvetine eşit olduğundan cisim kaymadan durabilmektedir. 1. Fey = fs m · a = k · mg a = 0,8 · 10 a = 8 m/s2 bulunur. Demek ki arabanın ivmesi en fazla 8 m/s2 olur. Arabanın ivmesi bu değerden büyük olursa cisim kayar. m1 + m2 F = m1 T Cisim kaymadan arabanın 5 saniyede gideceği yol en fazla; x= 52 3+1 = T 3 F = 52 N m2 T m1 m1 F kuvveti toplam kütle ile, T ise m1 kütlesi ile doğru orantılıdır. Buradan; T = 39 N bulunur. 1 2 at 2 1 x= · 8 · 52 2 x = 100 metre bulunur. Yanıt C dir. 2. Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt C dir. m1 = 3 kg T=8N F fs = km1g m2 = 5 kg m1 cismine etkiyen sürtünme kuvveti; 5. fs = km1g fs = 0,3 · 3 · 10 = 9 N bulunur. Bu değer sürtünme kuvvetinin alabileceği en büyük değerdir. T ip gerilmesi 8 N olduğundan sürtünme kuvveti; dolayısıyla F kuvveti 8 N olur. T α mg = fs mg = k · N mg = k · F k= mg fs N m F ma m Yanıt B dir. 3. Şekildeki m kütleli cisim sabit hızla aşağı kaydığı için net kuvvet sıfırdır. Buradan; α Cisme uygulanan net kuvvet, F net = T + m · g dir. ma tan a = mg a tan a = g mg mg F Yantı C dir. Sarkaçların düşeyle yaptığı açıların tanjantı hareket ivmesiyle doğru orantılıdır. Buna göre; c > β > α bulunur. Yanıt A dır. 14 Ünite 1 6. Kuvvet ve Hareket 8. Eğik düzlemin K noktasından serbest bırakılan cismin ivme-yol grafiğinde cisim; KL aralığında hızlanan hareket yaptığı için F > fs , LM aralığında yavaşlayan hareket yaptığı için F < fs , MN aralığında sabit hızla hareket ettiği için F = fs ilişkisi vardır. m1 m1g m2 Yanıt A dır. m 2g yer m2 kütleli cismin yere çarpma hızı bilindiğinden zamansız hız bağıntısını kullanabiliriz. v2 = 2ax 22 = 2 · a · 0,6 a= 10 m/s2 bulunur. Buradan; 3 m2 · g a= m1 + m2 bulunur . Yanıt B dir. 7. X ( 2 mg – mg ) · sin a 3m aX = g · sin a 3 aY = ( 2 mg – mg ) · sin a 3m g · sin a 3 mg aZ = 3m aY = m 2 · 10 10 = m1 + m2 3 m1 m2 = 2 aX = a 3a m1 Nihat Bilgin Yayıncılık© 9. Sürtünmesiz sistemlerin ivmeleri; aZ = g 3 bulunur. Buna göre aZ > aX = aY olur. Yanıt A dır. m1 m2 m2 X m2g 10. m 2 g·s (m2 + mX)g Şekil I in3 7° T1 37° Şekil II T2 Şekil I ve Şekil II için ivme bağıntılarını yazalım. m2 · g .............. (1) m1 + m2 + mX ( m 2 + m X) · g a2 = 3a = .............. (2) m1 + m2 + mX m1g a1 = a = m3 g Şekildeki sistemin ivmesi; 1 ve 2 numaralı denklemler taraf tarafa bölünürse; m2 1 = m 3 2 + mX m2 + mX = 3m2 a= m 1 · g – m 3 · g – m 2 · g · sin 37 ° m1 + m2 + m3 a= 2 · 10 – 1· 10 – 1· 10 · 0, 6 2+1+1 mX = 2m2 bulunur. Yanıt C dir. a = 1 m/s2 bulunur. NEWTON’UN HAREKET YASALARI m1 kütleli cisim için; Fnet = m1 · a m1 · g – T1 = m1 · a a (1) (2) fs = k m3 kütleli cisim için; Fnet = m3 · a T2 – m3 · g = m3 · a m1g = 120 N in3 T2 = 11 N bulunur. 7° ° 37° m 1 g – m 2 g · sin 37 ° – km 2 g · cos 37 ° m1 + m2 a= 12 · 10 – 10 · 10 · 0, 6 – 0, 5 · 10 · 10 · 0, 8 12 + 10 a= 20 22 Yanıt A dır. 37 a= T2 – 10 = 1 · 1 2 g·s 2 g·c os T1 = 18 N bulunur. m m 20 – T1 = 2 · 1 12. 15 a ≅ 0,9 m/s2 lik ivmeyle (1) yönünde hızlanır. Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt B dir. n5 F + 0, 8 mg m si a1 = a1 g· F + mg · sin 53 ° m m a1 = 3° 11.Şekil I için; F a1 = m + 8 Şekil I bulunur . a2 = F + 3 mg · sin 37 ° 3m a2 = F + 1, 8 mg 3m 7° 3m in3 ·s mg a2 3 F 13. (1) 37° (2) 3m Şekil II m bulunur . mg·sin30° m Şekil III için; mg a3 = F + mg · sin 37 ° m a3 = F + 0, 6 mg m F a3 = m + 6 53° Şekil II için; F a2 = +6 3m F 7° 3 ·sin m mg F 30° Sürtünmesiz sistem serbest bırakıldığında ivmesi; a3 a= mg – mg · sin 30 ° m + 3m + m a= 10 m – 5 m = 1 m/s2 5m bulunur. Buna göre, sistemin ivmesi (1) yönünde ve 1 m/s2 dir. 37° Şekil III bulunur . Buna göre, a1 > a3 > a2 bulunur. Yanıt A dır. Yanıt D dir. 16 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket 14.Sürtünme kuvveti m kütlesine kamyonun ivmesi kadar ivme kazandırabiliyorsa, cisim kaymadan durur. Fnet = ma kmg = ma 17.Cisimlerin ivmeleri; ⇒ a = 5 m/s2 0,5 · 10 = a Bu ivmeden daha büyük ivmelerde m kütleli cisim kayar. F 2m a3 = 3 F · cos 60 ° 3m a3 = F 2m olduğundan, a1 > a2 = a3 tür. Yanıt A dır. 3 mg = 6 m/s2 5m olur. Hareket sırasında su döküldüğü için sistemin ivmesi küçülür. Suyun tamamı döküldükten sonra ivme; a1 = 2 mg = 5 m/s2 olur. a2 = 4m Yani cisim önce azalan a1 ivmeyle, sonra da sabit a2 = 5 m/s2 lik ivmeyle hızlanan hareket yapar. Yanıt C dir. 16. fs K F 18.Şekil I için; Nihat Bilgin Yayıncılık© a2 = Yanıt E dir. 15.Sistem harekete başladığı anda ivmesi; F a1 = m 2 F · cos 60 ° a2 = 2m m a1 = m g 2 mg Şekil I Şekil II için; a2 m N=F m L 30° m Kg P yatay zemin K cisminin aşağı kaymaması için cismin ağırlığı sürtünme kuvvetine eşit olmalıdır. Buradan; mK · g = k · N 2 · 10 = 0,5 · Fʹ ·si n3 0° mg · sin 30 ° g = 2m 4 a2 = Şekil III için; a3 m bulunur. F kuvveti K, L, P cisimlerine Fʹ kuvveti de yalnızca L ve P cisimlerine ivme kazandırır. Buradan; ° bulunur. Yanıt D dir. m 0 in3 ·s mg 30° mg Şekil III 2+6+2 F = 6+2 Fl F = 50 mg Şekil II Fʹ = 40 N 10 F = 40 8 a1 mg a1 = 2m mg – mg · sin 30 ° g = 2m 4 bulunur. Buna göre ivmeler arasındaki büyüklük ilişkisi, a1 > a2 = a3 biçimindedir. a3 = Yanıt B dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 3. Test 4 ün Çözümleri 17 a 7° m T n3 si g· 3 g· sin m2 1. 37 ° v(m/s) 30 20 f3 f1 m1g f2 10 0 37° 37° 40 1 2 3 4 5 6 t(s) 7 Sistemin ivmesi; Verilen hız-zaman grafiğine göre hareketli (0-2) a= m 3 g · sin 37 ° – m 2 g · sin 37 ° m1 + m2 + m3 a= 2 · 10 · 0, 6 – 1· 10 · 0, 6 3 = m/s2 1+1+2 2 saniye aralığında yavaşlayan hareket yapıyor. Bu nedenle f1 > F olur. (2-4)s aralığında cisim sabit hızla hareket ettiğinden f2 = F olur. 4. saniyeden sonra cisim hızlanan hareket yaptığından f3 < F ol- bulunur. m3 cismine etki eden net kuvvet bağıntısı yazılırsa; Fnet = m3a m3g · sin37° – T = m3a 2 · 10 · 0,6 – T = 2 · T=9 N malıdır. Buna göre, f1 > f2 > f3 tür. Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt B dir. 3 2 bulunur. Yanıt A dır. 4. m2 a1 2. a2 m2g m1 X a m1 T2 m2 T1 m1 g α sin Sürtünmesiz sistemlerin ivmeleri; yatay X cisminin üzerine başka bir cisim konulursa net kuvvet değişmez ancak toplam kütle artar. Toplam kütle arttığı için sistemin ivmesi azalır. m2g g· α mg m1 g L m K m m K cisminin ivmesinin azalması için T1 gerilme kuvvetinin artması gerekir. Benzer biçimde L cisminin ivmesinin azalması için T2 gerilme kuvvetinin azalması gerekir. Yanıt C dir. m1 g m1 + m2 m1 g – m2 g a2 = m1 + m2 a1 = bulunur. Bu ivmelerin oranından; m1 g m1 + m2 a1 a2 = m1 g – m2 g m1 + m2 a m & a 1 = m –1m 2 1 2 olur . Yanıt E dir. 18 Ünite 1 5. 7. Şekil I den, sürtünme katsayısı; Fy 5F Kuvvet ve Hareket m 37° m 6F 4F 6F Fx = 4F yatay Şekil I a= yatay Şekil II a= Sürtünme kuvveti dik tepki kuvveti ile doğru orantılıdır. Şekil II de dik tepki kuvveti arttığı için sürtünme kuvveti de artar. K fs1 Fnet mg Rm mg – fs1 m+m L mg mg – kmg 5 = 2 2m Sürtünme kuvveti arttığı için net kuvvet azalır. Bu nedenle Şekil II de cismin ivmesi azalır. k= Yanıt B dir. Şekil II de; Fnet = mg – fs2 Fnet = mg – k · 2mg 1 Fnet = mg – 2mg 2 Fnet = 0 Nihat Bilgin Yayıncılık© Şekil I 1 bulunur . 2 a = 2,5 m/s2 m fs2 m K 2mg L mg bulunur. Net kuvvet Şekil II 0 olduğundan sistem düzgün doğrusal hareket yapar. Yanıt A dır. 8. (2) F = 48 N m1 = 8 kg fs = 8 N 6. 1. araba üzerindeki m kütlesini yavaşlatacak kuvvet, yayın uzaması ile sağlanır. Bu kuvvet; T1 = ma = kx1 bulunur. m x1 m2 = 2 kg v 1 m2g = 20 N m1 ile zemin arasındaki sürtünme kuvveti; 3. araba üzerindeki m kütlesini hızlandıracak kuvvet, yayın sıkışması ile sağlanır. Bu kuvvet; T3 = ma = kx3 bulunur. 2. araba sabit hızla hareket et- tiği için net kuvvet sıfırdır. Bu nedenle x2 = 0 dır. Sonuç, x1 = x3 > x2 = 0 olur. m x3 v 3 fs = k · N fs = k · mg fs = 0,1 · 8 · 10 = 8 N bulunur. Sistemin ivmesi; a= m x2 v a= 2 Yanıt E dir Fnet Rm F – m 2 g – fs 48 – 20 – 8 = = 2 m/s2 m1 + m2 8+2 olup sistem (2) yönünde düzgün hızlanan hareket yapar. Yanıt D dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 9. m1 F m2 11. T m1 19 m1=2m Dinamiğin temel yasasını bütün sistem ve m1 kütlesi için ayrı ayrı yazalım. F = (m1 + m2) · a T = m1a Bu ifadeler taraf tarafa bölünürse; ° 30 X m1 30° mg Y cismine hareket yönünde mg kuvveti etki ederken, X cismine hareketine ters yönde; m1 + m2 F = bulunur. m1 T Y m2=m sin g· Yanıt B dir. 2mg · sin30° = mg kuvveti etki eder. Sisteme etki eden net kuvvet sıfır olduğundan sabit hızla hareket eder. Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt E dir. 10. m ° s g· 0° m n3 i g·s m g· m K 30° m L 37° si N n3 7° Sürtünmesiz eğik düzlem üzerindeki K ve L cisimlerinden oluşan sistemin ivmesi; a= mg · sin 37 ° – mg · sin 30 ° m+m a= 1· 10 · 0, 6 – 1· 10 · 0, 5 2 a = 0,5 m/s2 bulunur. Yalnızca K cismi için dinamiğin temel yasası yazılırsa; T – mg · sin30 = ma T – 1 · 10 · 0,5 = 1 · 0,5 T = 5,5 N bulunur. K L M T 7 in3 m a 12. 37° f1 = 20 N f2 = 36 N Sürtünmesiz KL yolunda cisme etki eden net kuvvet; FKL = mg · sin37° FKL = 6 · 10 · 0,6 = 36 N olduğundan cisim bu aralıkta düzgün hızlanır. LM yolunda cisme etki eden net kuvvet; FLM = mg · sin37° – f1 FLM = 36 – 20 = 16 N bulunur. Bu aralıkta cisim daha küçük bir ivme ile hızlanır. MN yolunda cisme etki eden net kuvvet sıfır olduğundan cisim bu aralıkta sabit hızla hareket eder. Yanıt B dir. Yanıt C dir. 20 Ünite 1 13. m2 = 2 kg Kuvvet ve Hareket v (sabit) 15. a 0° F=5N yatay fs1 = 5 N m1 = 3 kg m2 fs2 = 3 N K mg m1 = 3 kg m2 m 3 ·sin F=5N L t yatay F ne 10 m mg fs = 2 30° M Sistem sabit hızla hareket ediyorsa, sisteme etkiyen net kuvvet sıfırdır. Bu durumda sürtünme kuvveti fs1 = 5 N olur. m2 kütleli cisim m1 kütleli cismin üzerinden alınırsa sürtünme kuvveti fs2 = 3 N’a iner. Bu durumda sistemin ivmesi; =0 Cismin KL aralığındaki ivmesi; a = g · sin30° a = 10 · 1 = 5 m/s2 2 dir. Cismin L noktasına varma hızı; Fnet = ma v2 = 2ax F – fs2 = ma v2 = 2 · 5 · 10 5 – 3 = 3a a= bulunur. LM aralığındaki net kuvvet sıfır olduğundan cisim L den M ye 10 m/s lik sabit hızla gider. Hareketin hız-zaman grafiği şekildeki gibidir. 2 m/s2 bulunur. 3 Yanıt C dir. ⇒ v= 10 m/s hız (m/s) Nihat Bilgin Yayıncılık© 10 10 m 0 t1 m1 = 1 kg F = 10 N fs1 m2m2 = 4 kg Şekil I x = 3t2 v = 6t a = 6 m/s2 F = ma = 3 · 6 = 18 N bulunur. a fs2 m2m2=4 kg Şekil II m1 ve m2 kütleli cisimler arasındaki sürtünme kuvveti; fs1 = km1g fs1 = 0,2 · 1 · 10 = 2 N bulunur. fs1 = fs2 dir. fs2 kuvveti m2 kütleli cismi harekete geçiren kuvvettir. Bu nedenle m2 kütleli cismin ivmesi; fs 2 2 a= m = = 0, 5 m / s 2 bulunur . 4 2 Yanıt B dir. zaman (s) t2 Grafikten t1 = 2 s ve t2 = 1 s olarak bulunur. Buna göre, cisim M noktasına 3 saniyede varır. Yanıt B dir. 16. 14.Cismin yaptığı yer değiştirmenin zamana göre değişimi tablosu incelenirse, x = 3t2 olduğu görülür. Bu bağıntının 1. türevi cismin hızını, 2. türevi ivmesini verir. 10 m Yanıt A dır. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 17. m1= 4 kg a m ip F f1 m = 6 kg m22 F = 40 N 19. F kuvveti her iki kütleye, T kuvveti ise yalnızca m kütlesine ivme kazandırır. Buradan; T = ma f1 = km1g F = (m + M) · a f1 = 0,2 · 4 · 10 T= f1 = 8 N m2 kütleli cisim ile yer arasındaki sürtünme kuvveti f2 olsun. f2 = k(m1 + m2) · g f2 = 0,2 · (4 + 6) · 10 f2 = 20 N Sistemin ivmesi; 40 – 8 – 20 6 a = 2 m/s2 bulunur. Yanıt B dir. 18. m = 5 kg T ip a = 2 m/s2 fs Araç ok yönünde 2 m/s2 lik sabit ivmeyle hızlandığında, cisme aynı ivmeyi verecek kuvvet, sürtünme kuvveti ve ipteki gerilme kuvvetidir. Fnet = ma kmg + T = ma 0,1 · 5 · 10 + T = 5 · 2 T = 5 N olarak bulunur. Yanıt D dir. mF m+M olur. Yanıt B dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© a= T M m1 ile m2 kütleli cisimler arasındaki sürtünme kuvveti f1 olsun. F – f1 – f2 m2 m f2 yatay zemin a= 21 22 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket Test 5 in Çözümleri F – fs a1 = m 1 a1 = 1. K L F hareket yönü v F a1 = 2 m/s2 fs a2 = m 2 a2 = Araç verilen yönde yavaşlamaya başlarsa, gözlemci K ve L cisimlerine hareketle aynı yönlü bir kuvvet etki ettiğini görür. Bu nedenle, L cismi hızlanırken, K cismi 1 yönünde açılır. 12 – 6 3 6 2 a2 = 3 m/s2 bulunur. a2 > a1 olduğundan iki cisim birlikte hareket eder. Bu nedenle m1 in m2 ye göre ivmesi sıfırdır. Yanıt A dır. Yanıt E dir. 2. a m2 37° Sürtünmesiz eğik düzlem üzerinde hareket eden cisimlerin ivmeleri kütlelerinden bağımsızdır. m1 ve m2 kütleli cisimlerin ivmeleri eşit olduğu için hareket sırasında aralarında bir tepki kuvveti oluşmaz. Nihat Bilgin Yayıncılık© m1 4. m1=1 kg a Fey Yanıt E dir. F blok m2=2 kg 3. m1=3 kg m2g F=12 N fs m1 ve m2 kütlelerinin bloğa göre hareketsiz kalması için, eylemsizlik kuvveti ve m2 kütleli cismin ağırlığı birbirine eşit olmalıdır. m m22=2 kg yatay zemin m1 ile m2 kütleli cisimler arasındaki sürtünme kuvveti; Fey = m2g m1a = m2g 1 · a = 2 · 10 fs = km1g fs = 0,2 · 3 · 10 = 6 N dur. m1 ve m2 kütleli cisimlerin ivmeleri sırasıyla a1 ve a2 olsun. a = 20 m/s2 bulunur. Yanıt C dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 5. m1=4 kg m1=4 kg a1 23 a2 fs 2 I F=10 N m ·si n5 Şekil II Şekil II m2g = 40N Her iki sistem için ayrı ayrı dinamiğin temel yasasını yazalım. 53° mg Şekil I II 3° m2 37° a= mg · sin 53 ° – fs2 m a= m · 10 · 0, 8 – 2 m · 10 · 0, 6 m 40 a1 = = 5 m/s2 8 10 5 a2 = m/s2 = 4 2 a1 a 2 = 2 bulunur. a = –4 m/s2 bulunur. Buna göre cisim II. eğik düzlemde 4 m/s2 lik ivme ile yavaşlar. Yanıt A dır. Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt B dir. 6. hareket yönü Fey 2m f s1 v (sabit) 7. araç 7° m T1 m 3 sin g· m I 37° mg II Araç sabit hızla giderken üzerindeki kütlelerin ivmesi; 53° Şekil I m kütleli cisim I. eğik düzlemde sabit hızla hareket ettiğinden mg · sin37° = fs1 yazabiliriz. II. eğik düzlemde cisme etki eden sürtünme kuvveti, I. düzlemde cisme etki eden sürtünme kuvvetinin 2 katı olduğuna göre, fs2 = 2fs1 fs2 = 2mg · sin37° bulunur. II. eğik düzlemde cismin ivmesi; a1 = a1 = Fnet Rm mg g = m + 2m 3 olur. İpteki gerilme kuvvetinin büyüklüğü T1 olmak üzere; Fnet = m · a1 mg – T1 = m · T1 = 2 mg 3 g 3 bulunur. 24 9. g Araç ivmesi ile ok yönünde hızlanırken, 2m 2 kütleli cisim eylemsizlik kuvveti etkisinde kalır. Bu durumda sistemin araca göre ivmesi a2 olmak üzere; sin 53 ° m1=4 kg 1 g· Fnet a2 = Kuvvet ve Hareket Rm g mg – 2 m · mg – Fey 2 a2 = = =0 m + 2m Rm olduğundan T2 = mg olur. Buna göre; a= 2 mg 3 = mg T2 = 2 3 olur . a= 2= Rm m 1 g · sin 53 ° – m 2 g · sin 37 ° m1 + m2 4 · 10 · 0, 8 – m 2 · 10 · 0, 6 4 + m2 fs1 m2=2 kg v m4 m3 m 3g Cisimler yer değiştirince Şekil II deki durum oluşur. m4g m1 ve m2 kütleli cisimlerin sabit hızla hareket etmesi için net kuvvet sıfır olmalıdır. m1=4 kg m2=3 kg sin 53° 37 ° 37° Şekil II Fnet = m1g · sin37° – m2g · sin53° Fnet = 4 · 10 · 0,6 – 3 · 10, 0,8 = 0 olduğundan Şekil II deki sistemin ivmesi 0 olur. Yanıt A dır. m3 kütleli cisim için; m3g = fs1 m3g = k · 1 · g m3 = k bulunur. m4 kütleli cisim için; m4g = fs1 + fs2 m4g = k · 1 · g + k · 3 · g m1 a 10.tan i = m g 1 a tan i = g m4g = 4 · k · g m4 = 4k m3 1 bulunur. Buna göre m = bulunur. 4 4 Yanıt C dir. 1 g· m ° fs2 m2 = 3 kg bulunur. 53 fs1 sin m1=1 kg v ° Fnet 2 g· 8. 37 37° Şekil I Yanıt E dir. sin 53° m T2 Nihat Bilgin Yayıncılık© T1 2 g· Şekil I deki sistem serbest bırakıldığında a ivmesi ile hareket eder. Buradan; T1 m m2 m Ünite 1 θ m1.a θ m1.g olduğundan vagonların a1 ve a2 ivmelerinin büyüklüğü eşittir. m1 ve m2 kütleleri ile vagonların hareket yönleri hakkında kesin bir yorum yapılamaz. Yanıt A dır. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 11. 1 br 2 br m2 m3 13. a1 m m yatay F 25 F a2 m Şekil I Şekil II Dinamiğin temel yasasından; m1 1 br 2 Hareketli makaradan dolayı m3 kütleli cisim 2 birim yol alırken m2 kütleli cisim 1 birim yol alır. m2 kütlesinin bağlı olduğu ip 1 birim yol aldığından m1 küt1 leli cisim birim yol alır. Bu nedenle ivmelerin bü2 yüklük ilişkisi a3 > a2 > a1 şeklindedir. Fk a1 2m m su mg 2mg Sistem önce a1 ivmesiyle ok yönünde hızlanır. m1 kütlesi suyun içinden çıktığında Fk olmayacağından net kuvvet azalır. Bu andan itibaren sistem a2 < a1 ivmesiyle düzgün hızlanmaya devam eder. Hareketin tümüne ait ivme-zaman grafiği C seçeneğindeki gibidir. ivme 0 zaman Yanıt C dir. F = m · a2 ....................... (2) 2 (1) ve (2) denkleleri oranlanırsa; 2 ma 1 F = ma F 2 2 a1 a 2 = 1 bulunur . Nihat Bilgin Yayıncılık© yatay F = (m + m) · a1 ...................... (1) Yanıt D dir. 12. Yanıt B dir. 26 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket Test 6 nın Çözümleri 4. Cismin hızı sabit oldu- ğundan net kuvvet sıfırdır. Buradan; 1. F = ma bağıntısındaki büyüklüklerin birimlerini ye- fs = f1 k · N = f1 k · f2 = f1 k= rine yazalım. F=m·a N = kg · m s2 N m = kg s2 f1 f2 fs m f1 f2 α yatay olur. Yanıt C dir. Yanıt D dir. 2. a m 5. Durgun hâlden harekete geçen bir cismin kuvvetzaman grafiği ile ivme-zaman grafiği şekil olarak birbirinin aynıdır. mg·s inα L İvme-zaman grafiklerinde doğrunun altında kalan alan hız değişimini verir. α S m 2mg mg Başlangıçta sistem K cisminin bulunduğu tarafa doğru sabit ivmeli hareket yapmaktadır. KL arasındaki ip birden koparsa K cismi o an sahip olduğu hızla aşağı doğru düşey atış hareketi yapar. ivme Nihat Bilgin Yayıncılık© 2m K Yanıt B dir. hz 2v x v 0 zaman t 2t 3t x 0 Şekil I 2x t 2x 2t zaman 3t Şekil II Şekil I deki ivme-zaman grafiğinden Şekil II deki hız-zaman grafiği çizilebilir. Şekil II de görüldüğü gibi, cismin 0-t aralığında aldığı yol x ise 0-3t aralığında aldığı yol 6x olur. Yanıt E dir. 3. Hız-zaman grafiğinin eğiminden cismin ivmesi; 20 = 2 m/s2 10 bulunur. Cisme uygulanan sabit kuvvet; a= F = ma F = 300 · 2 F = 600 N bulunur. v(m/s) 50 40 6. Otomobil sabit hızla hareket ettiğine göre ona etki eden net kuvvet sıfırdır. Buradan; 30 20 10 0 10 20 30 t(s) mg · sin12° = fs 1500 · 10 · 0,2 = fs fs = 3000 N bulunur. m = 1500 kg fs ° 12 ·sin mg 12° Yanıt C dir. Yanıt D dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 7. 10. a 3m ip fs = 10 N m m 27 X a yatay düzlem 4m F m1=1 kg 4mg 4m Şekil I m2=2 kg 3m Şekil II 4mg 30 N Sistem Şekil II deki konuma geldiğinde net kuvvet sıfır olmaktadır. Bu nedenle sistem düzgün doğrusal hareket eder. Başlangıçta net kuvvet olduğundan sistem ok yönünde düzgün hızlanır. m1 ile m2 arasındaki ip koparsa net kuvvet sıfır olacağı için X cismi, ipin koptuğu andaki hızı ile hareketini sürdürür. Yanıt A dır. Yanıt E dir. 8. CO2 α K CO2 P 11. sin g· m hız F3 Sürtünmesiz eğik düzlemlerde ivme kütleden bağımsızdır. Bu nedenle hareket sırasında karbondioksidin uçması ivmeyi değiştirmez. Yanıt D dir. F2 Nihat Bilgin Yayıncılık© L F1 (s) 0 2 3 4 5 S (km) 3 2 Grafikte verilen eğimlerden a1 > a2 > a3 = 0 olduğu görülür. F = ma bağıntısındaki kütleler (m) aynıdır. Bu nedenle cisimlere etkiyen kuvvetlerin büyüklük ilişkisi ivmeyle orantılı olup F1 > F2 > F3 şeklindedir. 1 0 Yanıt D dir. 1 2 3 t (saat) Konum-zaman grafiği verilen araba, sabit hızla hareket etmektedir. (2) 12. m yatay sabit hz 60° mg ·sin T m (1) X mg mg zaman Hız-zaman grafiklerinde eğim, hareketlinin ivmesini verir. 9. 1 Araba sabit hızla hareket ediyorsa içinde asılı olan sarkaca, yalnızca yer çekimi ve ip gerilme kuvveti etki eder. Yanıt C dir. ·si m m 60° n3 0° 30° Sürtünmesiz sistemde mg · sin60° > mg · sin30° olduğundan sistem, 2 yönünde düzgün hızlanarak hareket eder. Yanıt B dir. 28 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket 13. 16.İvme-kuvvet grafiğinin eğimi; ip buz m m Y X α α yer Sistem önce buzun olduğu tarafa doğru hızlanır. Buz tamamen eridiğinde net kuvvet sıfır olur. Sistem bundan sonra değişmeyen hızla hareketine devam eder. a 1 = Fnet M dir. Bu nedenle grafikteki θ açısının büyüklüğü yalnız kütleden etkilenir. a (ivme) tan i = 0 0 θ F (kuvvet) Yanıt B dir. Yanıt C dir. Yanıt D dir. 15. 17.Bir cismin eğik düzlem üzerinde kayarken kinetik sürtünme katsayısı değişmiyorsa, bu cisme etkiyen sürtünme kuvveti; Nihat Bilgin Yayıncılık© 14.Grafik üzerinde v0 , hız v , t değerleri biliniv0 yor. Bu değerler kullanılarak taralı alan buα v lunursa ∆x bulunΔx muş olunur. Cismin 0 zaman ivmesini de grafikteki t tana dan buluruz. Cismin kütlesi bilinmediğinden F yi bulamayız. fs = k · N fs = k · mg · cosα dır. Buna göre sürtünme kuvveti eğik düzlemin eğim açısı ve cismin kütlesine bağlıdır. Yanıt D dir. 18. Y X F Y X F t=0 t = t1 (1) (2) h Eşit kütleli X ve Y vagonları F kuvvetiyle (0-t1) F aralığında a 1 = = a ivmesiyle düzgün hızla2m nan hareket yapar. inα m L K m h m g·s α mg t = t1 anında vagonlar arasındaki bağ koptuğunda F kuvveti yalnızca X vagonuna etki eder. X vagoF nunun ivmesi a X = m = 2a olur. Y vagonuna etki eden net kuvvet sıfır olduğundan aY = 0 olur. Buna göre araçların hareket süresince hız-zaman grafikleri D seçeneğindeki gibi olur. Yanıt D dir. Düzenek serbest bırakıldığında K cismi (1) yönünde düzgün hızlanır. İp birden koparsa K cismine etki eden net kuvvet hareketine ters yönde olacağından, K cismi (1) yönünde düzgün yavaşlar, durur, sonra (2) yönünde düzgün hızlanır. Yanıt E dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 19.Kuvvet-zaman grafikleriyle ivme-zaman grafikleri benzer grafiklerdir. Bundan yararlanarak hızzaman grafikleri aşağıdaki gibi çizilebilir. hz xL zaman 2t 0 3t zaman t 2t xM 0 t 3t 3t Yanıt A dır. F1 = P · sin53° = 8 N olur. F1 kuvveti, sürtünme kuvvetinden büyük olduğundan, cisim bu aralıkta düzgün hızlanır. LM arasında hareket yönünde uygulanan kuvvet; F2 = P · sin37° = 6 N olur. F2 kuvveti sürtünme kuvvetine eşit olduğundan, cisim LM arasında düzgün doğrusal hareket yapar. F=10 N T m1 + m2 F = m2 T m2 Yanıt A dır. Nihat Bilgin Yayıncılık© m1 hareket yönü 10 4+1 = T 1 yatay KL arasında cisme hareket yönünde uygulanan kuvvet; Hız-zaman grafiklerinin altındaki alanlar K, L, M cisimlerinin 3t süresi sonunda aldıkları xK , xL , xM yollarını verir. Buna göre xM > xK = xL dir. 20.Hareket yönünden bağımsız olarak F kuvveti toplam kütle ile, T de m2 kütlesiyle orantılıdır. yatay 37° M zaman 2t 53° 6N M 8N L hz K L xK t v hz K 0 22. 29 T = 2 N bulunur. Yanıt D dir. 21. m1 m22 m fs F 23. yatay Sürtünmesiz yatay düzlemde F kuvveti ile harekete geçirilen cisimleri ivmesi; dir. Sistem a ivmesiyle hareket ederken m1 kütleli cisme aynı ivmeyi veren kuvvet sadece sürtünme kuvvetidir. k= 3 kg F 1 · m1 + m2 g 1 kg F2 ip F F3 ip 2 kg F Şekil III Cisim çiftlerinin kütleleri eşit ve F kuvvetleri aynı olduğu için sistemlerin ivmeleri eşittir. Yanıt D dir. 3 kg F Şekil II 2 kg a= km1g = m1a F1 ip Şekil I F m1 + m2 1 kg Bu durumda iplerdeki gerilme kuvvetleri çektikleri kütle ile doğru orantılı olur. Yanıt D dir. 30 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket 24. 26.İpin serbest bırakılma- sı durumunda cisimlerin hareket edip etmeyeceğini saptamak için, Y cisiminin ağırlığı, X cisminin ağırlığı ve X cismine etkiyen kaldırma kuvveti bilinmelidir. X cisminin hacmini bulmak için mX dX = ifadesi kullaVX 1 v X ·si 10 3° n5 7 in3 = ·s 48 10 8· 48 6· °= N N 53° 37° Sürtünmesiz düzeneğe uygulanan net kuvvet sıfır olduğu için sistem (1) yönünde v hızıyla hareketini sürdürür. Yanıt A dır. ip Fk(X) Y X sıvı mXg mY g nılır. Bu nedenle sıvının özkülesi, X cisminin özkütlesi, X cisminin kütlesi ve Y cisminin kütlesi bilinmelidir. 25.İpe dayanabildiği en büyük kuvvet değeri verilerek m = 20 kg kütleli cisim için net kuvvet denklemi yazılırsa, sistemin ip kopmadan sahip olacağı maksimum ivme bulunur. T – Mg = Ma 300 – 20 · 10 = 20a 5= 10 X T 5 zaman (s) 0 mXg = 10mX 5 10 Grafiğin eğiminden cismin ivmesi; Mg = 200 N bulunur. Sistemin ivme denklemi yazılarak; a= hız (m/s) a = 5 m/s2 27. ip Fnet = Ma Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt C dir. 10 – 5 = 1 m/s2 5–0 bulunur. Uygulanan F = 6 N luk kuvvet hareket yönünde olmasına rağmen cisim yavaşlayan hareket yapıyorsa sürtünme kuvveti daha büyüktür. Buradan; a= a= m X g – Mg mX + M 1= m X · 10 – 20 · 10 m X + 20 mX = 60 kg olarak bulunur. fs – F m fs – 6 2 fs = 8 N bulunur. Yanıt C dir. Yanıt B dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 28. 30. v0=0 F P O d L d a1 K v=0 K 31 M yatay d θ1 L a2 O noktasında durmakta olan cisme F kuvvetinin kazandırdığı enerji, sürtünme nedeniyle ısıya dönüşen enerjiye eşittir. θ2 M yatay Sürtünmesiz eğik düzlemde ivme bağıntısı; W = Qısı a = g · sinθ F · x = fs · 2d F · x = F · 2d dır. θ2 > θ1 olduğundan a2 > a1 olur. Yani cisim LM bölümünde daha büyük ivme ile hızlanır. x = 2d Yanıt B dir. bulunur. Bu nedenle F kuvveti O noktasından 2d uzaklıktaki L noktasına kadar uygulanmıştır. Yanıt C dir. ip 31. X yatay d Nihat Bilgin Yayıncılık© T Y T gerilme kuvveti hareket doğrultusundaki kuvvetlere bağlıdır. d uzaklığının bu kuvvetlerle ilgisi yoktur. Yanıt D dir. 29. F=18 N 4 kg 5 kg X Y 32. ivme yatay Dinamiğin temel bağıntısını sisteme ve sadece Y cisimine uygularsak; F=m·a FX,Y = 5 · 2 FX,Y = 10 N bulunur. kuvvet 1 Grafiğin eğimi m ifadesini verdiği için P nin kütle1 si artırıldığında tan i = m ifadesine göre θ açısı küçülür. Grafikteki ∆F ifadesi cisme etkiyen sürtünme kuvvetine eşittir. 18 = (4 + 5) · a a = 2 m/s2 uygulanan ∆F F=m·a θ 0 0 Yanıt C dir. ∆F = k · mg ifadesine göre P nin kütlesi artırıldığında ∆F artar. Yanıt B dir. 32 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket 33. 35. a F K X T yatay hız T Y L zaman Cisimlere uygulanan FX ve FY kuvvetleri eşit olarak verilmşitir. X hızlandığına göre, X e uygulanan kuvvet sürtünmeden büyüktür. Y nin hızı değişmediğinden Y ye uygulanan kuvvet sürtünme kuvveti kadardır. Öyleyse fX < fY olur. P K ve L cisimleri ok yönünde a ivmesiyle hareket ettiğine göre, L cismine etki eden kuvvetler düşünülürse T < P, K cismine etkiyen kuvvetler düşünülürse F < T olmalıdır. Sonuç olarak F < T < P olarak sıralanır. Yanıt A dir. Sürtünme katsayıları eşit olduğu için fX < fY k · mXg < k · mYg mX < mY olur. Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt E dir. 36. K θ yatay L M N Yalnız KL bölümü sürtünmesiz olan KLMN yolunda hareket eden cismin hız-zaman grafiğini şekildeki gibi çizebiliriz. hız 2v 34. hız v 0 v t 0 2t 3t zaman –v I II III Yanıt D dir. t2 t3 KL bölümündeki ortalama hız; 2v + 0 =v 2 LM bölümündeki ortalama hız; Cisme etki eden kuvvet vektörünün yönü, hız vektörüne ters olursa, cisim yavaşlayan hareket yapar. Verilen hız-zaman grafiği incelenirse I ve III aralıklarında cisim yavaşlamaktadır. t1 v1 = 3 2v + v = v 2 2 MN bölümündeki ortalama hız; v3 = zaman v2 = v+0 1 = v bulunur. 2 2 Yanıt E dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 37.Kuvvet birimi kütle ile ivmenin birimleri çarpımına eşittir. Bu nedenle, m kg s2 m s N· s m = s 39.d yolu boyunca F kuvve- tinin yaptığı iş, x yolunda ısıya harcanan enerjiye eşit olmalıdır. ·s = kg Yanıt A dır. 33 v0 = 0 F P W = Ws F · d = fs · x F · d = fs · x F · d = k · mg · x bulunur. Cismin kütlesi azaltılırsa x yolu artar. 38. K α yatay M L Nihat Bilgin Yayıncılık© Yanıt C dir. 40.Hız-zaman grafiğinde eğim ivmeyi verir. Bu yüzden cisimlerin ivmeleri kesinlikle eşittir. hız 3v 2v K L v Bu bilgilerle kütle ve sürtünme kuvvetleri hakkında yorum yapılamaz. t 2t 3t zaman Yanıt A dır. Sürtünmesiz KLM yolunun K noktasından ilk hızsız harekete başlayan cismin hız-zaman grafiği şekildeki gibidir. hız 41. v KL 0 t1 LM t2 X cismi, KL arasında düzgün hızlanan hareket yaptığı için buna uyan C ve D seçenekleridir. Cismin KL arasında aldığı yol LM arasında aldığı yola eşittir. Hız-zaman grafiğinin altındaki alan konum değişimin vereceğinden; 2 t1 t2 = v · t2 =2 yatay M L d Cisim KL aralığında sabit ivmeli, LM aralığında sabit hızlı hareket yapmaktadır. v · t1 K zaman KL = LM F X d hız 2v v KL LM zaman 0 t 2t 3t olarak bulunur . Yanıt D dir. Yanıt D dir. 34 42. Ünite 1 Kuvvet ve Hareket F=m·a 45. ivme = tavan esnek yay F a= m kuvvet k ü tle K Yanıt E dir. las X a ka GX θ yer (yatay) X cismi ok yönünde hareket ettikçe yaya binen ağırlık azalır. Bunun sonucunda gergin yay, kalasın L ucunu yukarı doğru kaldırır. L ucu yukarı doğru kalkınca θ açısının artması cismin ivmesini artırır. Yanıt B dir. 43. ip K F L İp koptuktan sonra K cismine etkiyen kuvvet sıfır olduğu için K nın hızının büyüklüğü değişmez. L cismi ise daha büyük bir ivme ile hızlanmaya devam eder. Yanıt D dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© yatay 46. K h1 = 0,4 m L yatay vL = 2 m/s h2 = 0,6 m yatay M K-L arası için enerji korunumu; 1 m v 2L 2 1 m · 10 · 0,4 = f1 · x + m · 4 2 f1 · x = 2m L-M arası için enerji korunumu 1 m · v 2L + mg · h2 = f2 · x 2 1 m · 4 + m · 10 · 0,6 = f2 · x 2 f2 · x = 8m 44. r ka yu ğı a aş K θ O yer (yatay) Bir cisim sürtünmesiz eğik düzlem üzerinde ister yukarı çıksın, ister aşağı insin ivmesinin büyüklüğü değişmez. Cisim yukarı çıkarken düzgün yavaşlar, aşağı inerken düzgün hızlanır. Yanıt B dir. mgh1 = f1 · x + f1 f2 = 1 4 bulunur. Yanıt B dir. NEWTON’UN HAREKET YASALARI 47. 49. X L M N Grafiğin eğimi ivmeyi verir. Buna göre LM aralığında ivme a ise MN aralığında 2a olur. LM aralığında; v1 LM 0 zaman a= Buna göre vLM > vMN nin kesinlikle doğru olduğu söylenebilir. hız v Fnet a= m MN N Hız-zaman grafiğini çizerek her aralıktaki ivmeleri bulalım. v2 KL 37° yatay hız kmg m = k·g 2a = 2x x 2t t zaman 0 MN aralığında; Yanıt E dir. mg · sin a m 2( k · g ) = g · sin 37° Nihat Bilgin Yayıncılık© k = 0, 3 bulunur . Yanıt A dır. X fsy Y m X ·g m ·si 7° ·si 37° 50. n3 Y ·g K n3 7° L M Cisimlerin ortak ivmesi; M θ K noktasından ilk hızsız harekete başlayan cisim için X cisminin hareketine ait hız-zaman grafiği şekildeki gibi olur. 48. L yatay K yatay X 35 a= m X g · sin 37 ° + m Y g · sin 37 ° – fsY mX + mY a= m X g · sin 37 ° + m Y g · sin 37 ° – kgm · cos 37 ° mX + mY a= m · 10 · 0, 6 + m · 10 · 0, 6 – 0, 5 · m · 10 · 0, 8 m+m R θ a = 4 m / s 2 olur . Yanıt C dir. N P θ yatay K noktasından ilk hızsız bırakılan cisim N noktasına kadar sabit ivmeli hareket yaparak hızlanıyor ve sonrasında NP aralığında sürtünme, PR aralığında yükselme nedeniyle yavaşlayan hareket yapıyor. Yani cisim en yüksek hız ortalamasına MN aralığında ulaşmaktadır. Buna göre MN bölümünü öteki bölümlerden daha kısa sürede geçmiştir. Yanıt C dir. 36 Ünite 1 Kuvvet ve Hareket 51.I ve III. yargılar etki-tepki yasası gereği yanlıştır. Çünkü yüzeye yapılan etki, yüzeyin tepki kuvvetine eşittir. 53. a 2 kg Masa üzerinde dengede duran kitabın ağırlığı etki kuvvetidir. Masanın kitaba uyguladığı da tepki kuvveti olup etki ve tepki kuvvetleri birbirine eşittir. Bu nedenle II. yargı doğrudur. 4 kg 36 6 kg N 37° fs yer (yatay) 60 N Yanıt B dir. fs = k · N · cos37° fs = k · (4 + 2) · g · cos37° 4 1 · 60 · = 12 N 5 4 bulunur. Net kuvvet ok yönünde olduğundan sistem bu yönde a ivmesiyle hızlanır. fs = a= Nihat Bilgin Yayıncılık© 52. Fnet Rm a= 60 – 36 – 12 4+2+6 a= 12 = 1 m/s2 12 bulunur . Yanıt B dir. duvar fs M 54. 53° F y G Fx F F düşey Sistem dengede olduğuna göre cisme etkiyen net kuvvet sıfır olmalıdır. Yani; G = FY + fs m · g = F · sin53° + k · FX m · g = F · sin53° + k · F · cos53 1 3 · 10 = F · 0,8 + · F · 0,6 3 F = 30 N bulunur. m2 = 2 kg m1 = 3 kg Yanıt B dir. 30° yer (yatay) F kuvveti m1 + m2 = 5 kg kütlesini dengelediği için 5 ile orantılı olmalıdır. Bloklar arası kuvvet m2 = 2 kg kütlesini dengelediği için 2 ile orantılı olmalıdır. Seçenekler incelediğinde; F = 25 N, blokların birbirine uyguladığı kuvvet de 10 N olduğu anlaşılır. Yanıt D dir.