ITAP Fizik Olimpiyat Okulu – Termodinamik soruları

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu – 2011 Seçme Sınavı
1. Akış hızı u=0.5m/s olan bir nehrin kıyısının O noktasından kıyıya dik yönde nehre bir
taş atılıyor. Sudaki yüzey gerilim dalgalarının yayılma hızı c=1m/s olduğuna göre taş suya
düştüğünden ne kadar süre içinde suda oluşan dalga O noktasına varacaktır? Atış
noktasından düşüş noktasına mesafe l=10m’dir.
A)11s;
B)13s;
C)15s;
D)17s;
E)9s;
2. İlk hızları v1=2m/s ve v2=5m/s iki tane parçacık aynı
anda, aynı noktadan yatay ve zıt yönde harekete
geçmektedir (şekildeki gibi). Ne kadar süre sonra bu iki
parçacığının hızları arasındaki açı 900 olacaktır? (Yer
çekim ivmesini g=10m/s2 olarak alınız)
A)3.5s;
B)1.5s;
C)2s;
D)1s;
E)4s;
3. Aynı yatay doğrultuda bulunan A ve B noktaları arasındaki mesafe l=4m’dir. A
noktasından v=10m/s hızı ile dikey yukarıya doğru bir taş atılıyor. B noktasından yataya
göre α=450 açısıyla v=10m/s hızı ile başka bir taş atılmaktadır. İkinci taşın birinci taşa
çarpması için birinci taşın ardından ne kadar süre sonrası atılması gerekiyor? (Yer çekim
ivmesini g=10m/s2 olarak alınız)
A)2s;
B)1.8s;
C)1.4s;
D)1.6s;
E)1.2s;
4. Eğik açısı α=50 olan yürüyen bir merdiven yüzerinde bir kutu bulunmaktadır. Merdiven
ile kutu arasındaki sürtünme kat sayısı k=0.2 dir. Kutunun merdiven üstünde kaymaması
için merdivenin ivmesi en fazla ne kadar olabilir? (Merdivenin bandı bükülmez, yer çekim
ivmesini ise g=10m/s2 olarak alınız)
A)1.2 m/s2;
B)1.8 m/s2;
C)1.4 m/s2;
D)1.6 m/s2;
E)2 m/s2;
5. Açısı α olan eğik bir düzlemde kütleleri m1 ve m2
olan iki tane cisim kaymaktadır (şekildeki gibi).
Cisimlerin düzlem ile arasındaki sürtünme kat sayısı
sırasıyla k1 ve k2 dir (k2>k1). İpin gerilme kuvvetini
bulunuz.
m1m2
g cos α ;
m1 + m2
m1m2
g cos α ;
C) ( k2 − k1 )
m1 + m2
m1m2
g cos α ;
m1 + m2
m1m2
g cos α ;
D) 2 ( k2 − k1 )
m1 + m2
A) ( k2 + k1 )
B) ( k2 − 2k1 )
E) ( k2 − k1 )
m1m2
tan α ;
m1 + m2
6. Yatay yönde a ivmesi ile hareket eden bir masa
üstünde kütlesi m1 olan bir cisim bulunmaktadır
(şekildeki gibi). Cisim makaradan geçen bir ipin
ucuna bağlıdır. İpin diğer ucuna kütlesi m2 olan
başka bir cisim bağlıdır. m1 ile masanın arasındaki
sürtünme kat sayısı k ise ipin gerilmesi ne
kadardır? (Kayma yok)
A) m2 a 2 + 2 g 2 ;
B) m2 a 2 + g 2 ;
D) m1 2a 2 + g 2 ;
E)
C) m1 a 2 + g 2 ;
m1m2
a2 + g 2 ;
m1 + m2
7. Virajlı bir yolun eğrilik yarıçapı r, virajın yatay ile yaptığı açı α dır. Bir bisikletçinin
bu virajı dönerken düşmemesi için hızı ne olmalıdır? Sürtünmeyi ihmal ediniz.
A) 2rg tan α ;
B) rg cos α ;
D) 3rg sin α ;
C) 2rg sin α ;
E) rg tan α ;
8. Kütleleri m1 ve m2 olan (m1>m2) iki cismi birleştiren ip sürtünmesiz bir makaranın
üzerinden geçiriliyor. Başlangıçta kütleler zeminden h yüksekliğinde hareketsizdir.
Cisimler serbest bırakılıyor. Zemine ile çarpışma tam esneksiz olduğuna göre (çarpan
cisim masaya yapışıyor) çarpışmada ne kadar ısı açığa çıkar?
A) m2 gh
m1 − m2
;
m1 + m2
B) 2m1 gh
m1 − m2
;
m1 + m2
C) m1 gh
m1 − m2
;
m1 + m2
m1 − m2
m1 − m2
;
E) 2m2 gh
;
m1 + m2
m1 + m2
9. m1 kütleli bir araba üzerinde duran m2 kütleli bir adamla birlikte u hızı ile hareket
ediyor. Arabanın üzerindeki adam aynı yöne doğru sabit hız ile hareket etmeye
başlıyor. Adamın araya göre hızı ne olursa araba durur? Tekerleklerin yer ile
sürtünmesi ihmal ediliyor.
D) 4m1 gh

m 
A) u  1 + 1  ;
m2 


m 
B) u  1 + 2 1  ;
m2 


m 
D) u  1 + 2 2  ;
m1 


m 
C) u  1 + 2  ;
m1 


m 
E) u  1 + 1  ;
2m2 

10.
Durmakta olan her biri m kütleli iki top birbiri ile
temas halindedir. Üçüncü bir top her ikisi ile de kesişen bir
doğrultuda onlara doğru yaklaşıyor. Çarpışmadan sonra
üçüncü top durduğuna göre kütlesi nedir? Bütün topların
yarıçapları eşittir. Çarpışmayı esnek kabul edin.
A) 2m / 3 ;
B) 3m / 2 ;
C) m / 3 ;
D) 2m ;
E) 3m ;
11. Kenarları mükemmel iplerden olan bir eşkenar dörtgenin köşelerinde dengede q1, q2,
q1 ve q2 yükleri bulunmaktadır. q1 yükün bulunduğu köşenin açısını bulunuz. (aynı
miktarda olan yükler karşı köşelerdedir)
2
 3
A) 2 ar sin  q2  ;
 q1 
1
 3
B) 2arctan  q2  ;
 q1 
2
 3
D) 2 arctan  q2  ;
 q1 
2
 3
C) 3arctan  q2  ;
 q1 
3
 2
E) 2arctan  q2  ;
 q1 
12. Bir elektron ve bir pozitronun kendi hareketsiz kütle merkezine göre bir çemberde
dönmesi pozitron atomun bir modelidir. Bu modele göre parçacıkların potansiyel ve
kinetik enerjilerinin oranını bulunuz.
A)-2;
B) 2;
C)1;
D)-1;
E)-1.5;
13. Bir hidrojen atomunu iyonlaştırmak için gereken işi bulunuz. Atomun yarıçapını d=1Å
olarak kabul ediniz.
A)15eV ;
B)14eV ;
C)16eV ;
D)11eV ;
E) 9eV ;
14.
Arasındaki mesafe AB=l olan A ve B
noktalarında yükleri +9q ve –q olan iki tane yük
bağlıdır. Yükü +q, kütlesi ise m olan bir cisim AB
doğrultusu boyunca yüklere doğru hareket
etmektedir (şekildeki gibi). Bu cisim B noktasına varması için yüklerden çok uzakta
olduğunda hızı en az ne kadar olmalıdır?
A)
2q 2
;
4π ε 0 ml
B)
D)
3q 2
;
4π ε 0 ml
4q 2
;
4π ε 0 ml
C)
E)
6q 2
;
4π ε 0 ml
8q 2
;
4π ε 0 ml
15.
Devredeki kapasitörlerin üçünün kapasitansı
aynıdır, dördüncü kapasitörün kapasitansı ise diğer üçünün
kapasitansının iki katına eşittir. Eğer kaynağın emk’sı
ε=6V ise A ve B noktaları arasındaki potansiyel farkı ne
kadardır?
A) ± 1V ;
B) ± 1.5V ;
D) ± 2.5V ;
C) ± 2V ;
E) ± 3V ;
16. Bir kişi duvarda asılan bir aynada kendisini tamamen görebilmesi için aynanın boyu
adamın en az kaçta kaçı olmalıdır?
A)1/3;
B)1/4;
C)1/2;
D)1;
E)2/3;
17. Asal eksenleri aynı olan iki ince kenarlı merceğin diyoptrilerinin farkı 5/6 dır. Bu
optik sistem bir cismin görüntüsünü reel ve düz olarak 3 kere büyütüyor. Cismi sabit
tutup merceklerin yerlerini değiştirirsek görüntü sanal ve düzdür fakat boyu cismin 2
katı oluyor. Merceklerin arasındaki mesafe ne kadardır?
A)22cm;
B)20cm;
C)18cm;
D)16cm;
E)23cm;
18. Odak mesafesi F = 2cm olan ince kenarlı bir merceğin (Λ1) arkasında, asal ekseni aynı
olan ve l uzaklıkta kalın kenarlı bir mercek (Λ2) yerleştiriliyor ve bu sistem bir cismin
görüntüsünü reel olarak oluşturuyor(durum a). Mercek Λ1 ve cismi sabit tutup mercek
Λ2 mercek Λ1’in önünde l uzaklıkta yerleştiriliyor (durum b). Bu durumda da sistem
cismin görüntüsünü reel ve aynı büyüklükte oluşturuyor. Bu verilere göre l mesafesini
bulunuz.
A)4cm;
B)3cm;
C)2cm;
D)5cm;
E)6cm;
19. İki tane düzlem-tümsek ince mercek düzlem yüzeyleri bir birine yapıştırıldığında odak
mesafesi F1 olan bir mercek sistemi oluşturuyor. Eğer bu iki mercek tümsek yüzeyleri
bir birine değerek bir araya getirilirse ve aradaki boşluk su ile doldurulursa oluşan
optik sistemin odak mesafesi F2 ne kadar olacaktır? Camın ve suyun kırılma indisleri
sırasıyla nc = 1.66 ve ns = 1.33 tür.
A) F2=3F1;
B) F2=2.5F1;
D) F2=1.5F1;
C) F2=3.5F1;
E) F2=2F1;
20. Suya batırılan bir merceğin odak mesafesi F1 = 1m , karbonsülfitte ise F2 = 10m .
(suyun kırılma indisi n1 = 1.33 , karbonsülfitin ise n2 = 1.6 ). Merceğin havadaki odak
mesafesini bulunuz.
A)0.4m;
B)0.38m;
C)0.33m;
D)0.36m;
E)0.39m;