Soru1) 3 cm kenar uzunluklu sekiz dolu plastik küp aşağıdaki

30.03.2017
HARRAN ÜNIVERSITESI EĞITIM FAKÜLTESI 2. DÖNEM VIZE SINAVI
Soru1) 3 cm kenar uzunluklu sekiz dolu plastik küp aşağıdaki şekildeki gibi birbirine
yapıştırılıyorlar.
(a) Cisimlerin düzgün hacimsel yük yoğunluğu 400nC/m3 ise cisimlerin her birinde yük ne
kadardır?
(b) Cisimlerin açıkta bulunan yüzeylerinde düzgün yüzeysel yük yoğunluğu 15nC/m2 ise
cisimlerin her birinde yük ne kadardır?
Soru 2) Aşağıdaki şekilde aralarında küçük bir uzaklık bulunan iki nokta yükün elektrik alan
çizgileri iki nokta yükün elektrik alan çizgileri görülmektedir. (a) q1/q2 oranını bulunuz. (b) q1 ve q2
nin işaretlerini bulunuz ve nedenini açıklayınız.
Soru 3 ) m kütleli q yüklü iki özdeş boncuk, sürtünmesiz iletken olmayan duvarlı R yarıçaplı
yarıküresel bir çanağa konulduğunda aralarında R uzaklık oluncaya dek hareket ediyorlar. Her bir
boncuğun yükünü bulunuz.
Soru 4 ) (a) Elektronun 200N/C düzgün elektrik alanında, hareketi boyunca sahip olduğu ivme
nedir?
(b) Eğer L= 0.1m ise elektronun elektrik alanı yatayda ne kadar zamanda geçtiğini bulunuz.
(c) Elektrik alanındayken elektronun y düşey yerdeğiştirmesi ne kadardır?
(m_elektron=9.11x10-31 kg, V_ilk=3x106 m/s , q_elektron=-1.6x10-19 C)
Soru 5 ) Aşağıdaki cismde seçili eş yüzey parçalarının sahip olduğu elektriksel akıların
büyüklüklerini sıralayınız ve nedenini formülle açıklayınız.
Soru 6) Şekildeki nokta yükü çevreleyen kapalı yüzeylerden geçen elektrik akılarını büyüklükçe
sıralayınız ve nedenini formülle belirtiniz.
Soru 7 ) Şekildeki a yarıçaplı kürenin içindeki bir noktadaki elektrik alanı veren formülsel ifade
nedir?
Soru 8 )
Aşağıdaki sadece 4 cismin rampanın aşağısına iniş sürelerini bulup, sıralayınız ve
nedenini açıklayınız.
I (katı küre)= 2/5 MR2 , I (katı silindir)= 1/2 MR2 , I (ince duvarlı içi boş silindir)= MR2,
I (içi boş küre)= 2/3 MR2
NOT: 7. Ve 8. Sorular 15puan, diğerleri 10puandır.
Derleyen:
Yrd. Doç.Dr. ilker Can Çelik
Harran Üniversitesi Fizik Bölümü
CEVAP ANAHTARI
Cevap 1)
Her küp aynı hacime sahip olacaktır,
Her biri için toplam yük=
Yüzeyleri 9cm2 olan toplam yüzey sayılarını bulmamız gerekmektedir.
yüzey
yüzey
yüzey
yüzey
Cevap 2)
Q1 negatifken, q2 pozitiftir. Elektrik alan çizgilerinin yönü bunu
belirler.
Cevap 3 )
Cevap 4)
(a)
(b)
(c)
Cevap 5 ) ϕ=E.A.cosθ ise, kosinüs değerinin pozitif olduğu 1. bölgede akı en büyük, sıfır olduğu
2. bölgede akı sıfır ve negatif olduğu 3. bölgede akı negatif çıkar. Akı skaler bir büyüklüktür.
ϕ1 pozitif > ϕ2 sıfır > ϕ3 negatif
Cevap 6) Hepsi aynıdır. Çünkü elektriksel akı, onu saran Gauss şeklinden bağımsızdır. ϕ = qiç / εo
skaler değerinden ibaret olan akı formülündende görüleceği gibi elektriksel akı
sadece yükü saran Gauss yüzeyinin içindeki yük miktarına bağlıdır. Her yüzey içindeki yük aynı
olduğundan sabit olan εo değeri cevabı etkilemez.
Cevap 7)
Cevap 8 )
Mekanik enerjinin korunumu uygularsak,
Yalnız, burada dikkat edilmesi gereken
husus, K2 kinetik enerjisinin aslında hem
öteleme hem de dönme kinetik enerjisinin
toplamı olduğunu bilmektir. Çünkü
cisimler sadece ötelenmezken, dönerek
aşağıya ulaşmışlardır.
Genel olarak dönme kinetik enerjisi K2(dönme)= ½ x I x ω2 = ½ x I x (ʋ/R)2 olarak
yazılmaktadır. Buradaki I= eylemsizlik momenti olup, genel olarak I=c x (½ .M.R2) şeklinde
yazılabilir. C bir katsayı olup, seçilen şekle göre değişecektir. Zaten soruda da eylemsizlik momentinin
verilen değerlerinden C katsayıları bulunabilir.
I (katı küre)= 2/5 MR2 , I (katı silindir)= 1/2 MR2 ,
I (ince duvarlı içi boş silindir)= MR2, I (içi boş küre)= 2/3 MR2 ise C katsayılarının
sırasıyla c1=2/5 , c2=1/2 , c3=1 , c4=2/3 olduğu aşikardır.
Buradan da, c katsayısı büyük olanın öteleme hızının en az olacağı bulunur. C’si
en az olan cismin dönmeye az enerji harcarken, ötelemeye yani verilen mesafeyi
katetmeye daha çok enerjisi olacaktır. Yani, çabucak yarışı önde bitirecektir.
Sonuç olarak cevap: katı küre , katı silindir, içi boş küre, ince duvarlı içi boş silindir
cisimleri bu sıraya göre yarışı ilkten sona doğru bitirmiş olur.