Çembersel bir yörüngede dolanan cismin merkezcil ivmesinin matematiksel modeli oluşturulurken, hız değişiminin zamana oranından yararlanılmıştır. Aşağıdaki değişkenlerden hangisi tek başına değiştirildiğinde merkezcil ivmenin büyüklüğünü kesinlikle değiştirir?
- A) Çembersel hareketi gerçekleştiren cismin kütlesi
- B) İp üzerindeki gerilme kuvvetini oluşturan dış ortamın sıcaklığı
- C) Dönüş yarıçapı sabit kalmak şartıyla cismin dolanım sürati
- D) Dönüş yapılan düzlemin düşey veya yatay olması
- E) Cismin yapıldığı maddenin cinsi ve yoğunluğu
Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin momentum vektörü ile merkezcil ivme vektörünün birbirine göre konumları sürekli değişmektedir. Hareketi sürerken bu iki vektör arasındaki açı her an kaç derecedir?
- A) 0
- B) 45
- C) 90
- D) 180
- E) Konuma bağlı olarak sürekli değişir
Yatay ve sürtünmeli bir viraja giren kamyon ile binek otomobilin güvenli dönüş şartları inceleniyor. Kamyonun kütlesi otomobilin kütlesinden çok büyüktür. Her iki aracın da aynı hız sınırında virajı güvenle dönebilmesi, oluşturulan matematiksel modellerde kütlenin hangi rolü ile açıklanır?
- A) Kütle arttıkça sürtünme katsayısı da arttığı için kamyon daha avantajlıdır.
- B) Merkezcil kuvvet ihtiyacı kütleyle artarken, bunu sağlayan sürtünme kuvveti de kütleyle aynı oranda arttığı için kütle etkisi sadeleşir.
- C) Ağır vasıtaların virajda merkezcil ivmeleri sıfır olduğu için kütle önemsizdir.
- D) Otomobiller hafif olduğu için daha büyük yarıçaplı virajlarda dönmek zorundadır.
- E) Viraj dönüşlerinde sadece araçların motor gücü kütleye karşı merkezcil kuvvet oluşturur.
Bir uzay istasyonunda yapay yer çekimi oluşturmak amacıyla istasyon kendi ekseni etrafında döndürülmektedir. İstasyonun dış çeperinde duran bir astronotun hissettiği yapay ağırlığı oluşturan merkezcil kuvveti sağlayan fiziksel etki hangisidir?
- A) Uzay boşluğundaki kütle çekim dalgaları
- B) İstasyon tabanının astronota uyguladığı normal tepki kuvveti
- C) İstasyon içindeki havanın astronota uyguladığı kaldırma kuvveti
- D) Astronotun kendi kütlesinden kaynaklanan içsel eylemsizlik
- E) İstasyonun motorlarının ürettiği manyetik alan kuvveti
Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin merkezcil ivme modelini çıkaran bir öğrenci, hız vektörünün büyüklüğü sabit kalırken yönünün sürekli değişmesinin bir ivme yarattığını fark eder. Hızın sadece yönünün değişmesinden kaynaklanan bu ivmenin sıfır olmamasının temel nedeni nedir?
- A) Süratin zamanla sürekli olarak artış göstermesi
- B) Hızın vektörel bir büyüklük olması ve yön değişiminin hız değişim vektörü yaratması
- C) Cisim üzerine etki eden net dış kuvvetlerin dengelenmiş olması
- D) Merkezcil kuvvetin cismin kinetik enerjisini sürekli artırması
- E) Dönme açısının zamanla doğrusal olmayan şekilde azalması
Eğimli (banketli) bir virajda hareket eden aracın sürtünmesiz ortamda bile güvenle dönebildiği gözlenmiştir. Bu durumu açıklamak için oluşturulan matematiksel modelde, aracı viraj merkezine doğru yönlendiren kuvvet bileşeni aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Yolun araca uyguladığı normal tepki kuvvetinin yatay bileşeni
- B) Aracın ağırlığının yola paralel olan bileşeni
- C) Hava sürtünmesinin aracın hareket yönüne dik olan bileşeni
- D) Yolun tepki kuvveti ile yer çekimi kuvvetinin farkının düşey bileşeni
- E) Sadece aracın kendi ağırlığının oluşturduğu yer çekimi kuvveti
Öğrenciler laboratuvarda merkezcil ivmenin bağlı olduğu değişkenleri incelerken, periyodu sabit tutarak dönme yarıçapını iki katına çıkardıklarında ivmenin de iki katına çıktığını gözlemliyor. Bu gözlemden elde edilen verilerle oluşturulan modelde, açısal hızın sabit olduğu durumlarda merkezcil ivme (a) ile yarıçap (r) arasındaki ilişki nasıldır?
- A) İvme, yarıçapın karesi ile ters orantılıdır.
- B) İvme ile yarıçap ters orantılıdır.
- C) İvme ile yarıçap doğru orantılıdır.
- D) Yarıçap değişimi ivme büyüklüğünü etkilemez.
- E) İvme, yarıçapın karekökü ile doğru orantılıdır.
Bir grup öğrenci, bir lunaparktaki zincirli karuselde (dönen salıncaklar) hareket eden koltukların açısının dönme sürati arttıkça arttığını fark ediyor. Bu gözleme dayanarak, merkezcil kuvvetin oluşumuyla ilgili aşağıdaki çıkarımlardan hangisi yapılamaz?
- A) Dönme sürati arttıkça koltukları merkeze yönlendiren kuvvet ihtiyacı artmıştır.
- B) Koltukları taşıyan zincirdeki gerilme kuvvetinin yatay bileşeni merkezcil kuvveti sağlar.
- C) Dönme açısının artması, merkezcil kuvvetin büyüklüğünün artmasını sağlar.
- D) Yer çekimi kuvveti dönme ekseninden dışarıya doğru bir merkezcil kuvvet üretir.
- E) Salıncağın düşeyle yaptığı açı, merkezcil ivmenin büyüklüğü ile doğrudan ilişkilidir.
Sürtünmeli yatay bir virajı güvenle dönmeye çalışan bir otomobile etki eden kuvvetler incelenmektedir. Aracın savrulmadan virajı dönebilmesini sağlayan merkezcil kuvveti ortaya çıkaran fiziksel etkileşim aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Aracın motorunun ürettiği ileri yönlü itme kuvveti
- B) Tekerlekler ile yol arasındaki statik sürtünme kuvveti
- C) Aracın ağırlığından dolayı oluşan dikey tepki kuvveti
- D) Aracın dışa doğru savrulmasını sağlayan eylemsizlik kuvveti
- E) Hava direncinin aracın ön kısmına uyguladığı sürtünme kuvveti
Bir ipe bağlı taş, düşey kesiti şekilde verilen çembersel yörüngede düzgün çembersel hareket yapmaktadır. İpteki gerilme kuvvetinin büyüklüğü taşın yörünge üzerindeki konumuna göre değişmektedir. Bu değişimin nedeni düşünüldüğünde, merkezcil kuvveti oluşturan net kuvvet bileşenleri hakkında ne söylenebilir?
- A) Merkezcil kuvvet her zaman sadece ip gerilmesine eşittir.
- B) İpteki gerilme kuvveti ile yer çekimi kuvvetinin bileşkesi merkezcil kuvveti oluşturur.
- C) Taş en üst noktadayken yer çekimi kuvveti merkezcil kuvvete zıt yönlü etki eder.
- D) Taş en alt noktadayken ip gerilmesi sıfır olur.
- E) Yer çekimi kuvveti hiçbir konumda merkezcil kuvvetin oluşumuna katkıda bulunmaz.
Düzgün çembersel hareket yapan bir oyuncağın ivme vektörünün yönünü belirlemek isteyen öğrenciler, farklı konumlardaki hız değişim yönlerini çiziyorlar. Elde edilen veriler doğrultusunda, çembersel harekette ivme vektörünün yönüyle ilgili ulaşılabilecek genel yargı aşağıdakilerden hangisidir?
- A) İvme vektörü, her zaman hareket doğrultusuna paralel ve hızla aynı yönlüdür.
- B) İvme vektörü, her zaman dairesel yörüngenin merkezinden dışarıya doğrudur.
- C) İvme vektörü, her an yörünge merkezini gösterecek şekilde merkeze doğrudur.
- D) İvme vektörünün yönü hareket süresince hiç değişmeden sabit kalır.
- E) İvme vektörü, hız vektörünün tersi yönünde yörüngeye teğettir.
Bir grup öğrenci, merkezcil kuvvet (F), kütle (m), hız (v) ve yarıçap (r) arasındaki ilişkileri test etmek için kurdukları düzenekte topladıkları verileri tabloya kaydediyor. Yapılan analizlerde, "F" ile "m" ve "v²" niceliklerinin doğru orantılı, "r" niceliğinin ise ters orantılı olduğu saptandığına göre oluşturulacak matematiksel model aşağıdakilerden hangisidir?
- A) F = m · v · r
- B) F = (m · r) / v²
- C) F = m / (v² · r)
- D) F = (m · v²) / r
- E) F = r / (m · v²)
Sürtünmesiz yatay masada bir ipe bağlı olarak düzgün çembersel hareket yapan cismin ipi aniden kopuyor. İp koptuğu andan itibaren cismin izleyeceği yol ve net kuvvet durumu hakkında ne söylenebilir?
- A) Cisim merkezden dışarıya doğru düz bir hat boyunca fırlar ve kuvvet etkisindedir.
- B) Kopma anındaki hız vektörü doğrultusunda, net kuvvetsiz (ivmesiz) doğrusal hareket yapar.
- C) Cisim çembersel yörüngede dönmeye devam eder ancak sürati giderek azalır.
- D) İp koptuğunda merkeze doğru bir ivme kazanarak spiral bir yol izler.
- E) Merkezcil kuvvet yön değiştirerek cismi dairesel yörüngenin merkezine doğru çeker.
Düzgün çembersel hareket simülasyonunda, dolanım yarıçapı azaltıldığında sabit süratle dönen cismin birim zamandaki yön değişiminin (sapma miktarının) arttığı gözlenmiştir. Bu gözleme göre, yarıçap ile merkezcil ivme büyüklüğü arasındaki ilişkiyi gösteren en uygun bilimsel çıkarım hangisidir?
- A) Sabit süratte, yörünge yarıçapı küçüldükçe merkezcil ivme artar.
- B) Yarıçap küçüldükçe net kuvvetin yönü yörünge dışına doğru kayar.
- C) Dolanım yarıçapı ile merkezcil ivme doğru orantılı olarak değişir.
- D) Yarıçapın değişmesi ivme vektörü ile hız vektörünü paralel hale getirir.
- E) Çembersel hareketin yarıçapı azaldıkça cismin eylemsizliği tamamen ortadan kalkar.
Öğrenciler, etkileşimli bir simülasyonda sabit yarıçaplı dairesel pistte dönen farklı kütleli araçların merkezcil ivmelerini kaydediyor. Kütlesi büyük olan aracın da küçük olan aracın da aynı süratteyken ivmelerinin eşit olduğunu gören öğrencilerin çıkarımı ne olmalıdır?
- A) Araçların kütlesi arttıkça üzerlerine etki eden net kuvvet azalır.
- B) Merkezcil ivme, çembersel hareketi gerçekleştiren cismin kütlesine bağlı değildir.
- C) İvmenin büyüklüğü sadece aracın kütlesi ile doğru orantılı olarak değişir.
- D) Büyük kütleli araçların virajı güvenli dönmesi için ivmelerinin daha küçük olması gerekir.
- E) Merkezcil ivmenin yönü, aracın hareket yönüyle her zaman aynı doğrultudadır.
Bir fizik laboratuvarında ipe bağlı bir bilyeye yatay düzlemde düzgün çembersel hareket yaptırılırken ipteki gerilme kuvveti ölçülüyor. Sadece bilyenin çizgisel sürati artırıldığında ipteki gerilme kuvvetinin de arttığı gözlendiğine göre, bu deneyden hangi hipoteze ulaşılabilir?
- A) Merkezcil kuvvet, dolanım periyodu ile doğru orantılıdır.
- B) Yarıçap arttıkça merkezcil kuvvetin büyüklüğü azalır.
- C) Merkezcil ivme, cismin kütlesinden bağımsız bir değişkendir.
- D) Cisimlerin merkezcil kuvvet ihtiyacı, süratleri arttıkça artış gösterir.
- E) Çembersel yörüngede hız ve ivme vektörleri her zaman zıt yönlüdür.
Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin hız vektörü ile üzerine etki eden net kuvvet vektörünün yönü arasındaki ilişkiyi inceleyen bir öğrenci grubu, bu iki vektörün her an birbirine dik olduğunu gözlemlemiştir. Bu gözlemden yola çıkılarak net kuvvetin cismin hareketi üzerindeki etkisi hakkında hangi çıkarım yapılabilir?
- A) Net kuvvet, cismin hızının sadece büyüklüğünü değiştirmektedir.
- B) Net kuvvet, cismin hızının büyüklüğünü değiştirmeden sadece yönünü değiştirmektedir.
- C) Net kuvvet, cismi sürekli olarak yörünge merkezinden dışarıya doğru itmektedir.
- D) Net kuvvet ile hız vektörü aynı yönlü olduğunda cisim dairesel yörüngede kalır.
- E) Net kuvvet sıfır olduğu için cisim sabit süratle dönmeye devam eder.
🏎️ Yatay virajı emniyetli bir şekilde dönen bir yarış arabasını gözlemleyen bir fizik grubu, aracın savrulmadan dönebilmesi için tekerlekler ile yol arasındaki statik sürtünme kuvvetinin merkezcil kuvvet görevini üstlendiğini fark etmiştir. Bu gözlemden yola çıkılarak yapılan aşağıdaki yorumlardan hangisi fiziksel ilkelerle çelişir?
- A) Sürtünme katsayısı daha küçük bir yolda aynı hızla dönmek için daha büyük bir viraj yarıçapı gerekir.
- B) Aracın virajı dönebilmesi için tekerleklere etki eden sürtünme kuvveti her an viraj merkezine doğru yönelmiştir.
- C) Sürtünme kuvveti araca ivme kazandırarak onun hız vektörünün yönünü sürekli değiştirir.
- D) Aracın kütlesi artırılırsa virajı güvenli dönebilmesi için ihtiyaç duyduğu merkezcil kuvvet azalır.
- E) Arabanın çizgisel sürati artırıldığında güvenle dönebilmesi için daha büyük bir sürtünme kuvvetine ihtiyaç duyulur.
🛸 Bir grup öğrenci, etkileşimli bir simülasyonda sabit yarıçaplı dairesel bir pistte dönen cismin hızını kademeli olarak artırarak elde ettikleri verileri aşağıdaki tabloya kaydetmiştir. 💾 Veri Tablosu: • Hız v iken Merkezcil Kuvvet F • Hız 2v iken Merkezcil Kuvvet 4F • Hız 3v iken Merkezcil Kuvvet 9F Öğrencilerin topladığı bu verilere göre oluşturacakları matematiksel model ve çıkarım aşağıdakilerden hangisi olmalıdır?
- A) Merkezcil kuvvet ile hızın karesi arasında doğru orantılı bir ilişki vardır.
- B) Merkezcil kuvvet hızın kendisiyle doğru orantılı olarak artış göstermektedir.
- C) Hızın karesi arttıkça cismin merkezcil ivmesi azalan bir eğilim gösterir.
- D) Sabit yarıçapta hız ile merkezcil kuvvet arasında ters orantılı bir ilişki kurulmalıdır.
- E) Hız arttıkça cismin kütlesi de bu artışa bağlı olarak artmaktadır.
🔍 Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin hız büyüklüğü sabit kalmasına rağmen, her an merkezcil ivmeye sahip olduğu bilinmektedir. İvmenin varlığını doğrulayan gözlemlerden yola çıkarak, bu ivmeyi oluşturan kuvvetin yönü ve hareket doğrultusuna etkisi hakkında yapılan hangi çıkarım en doğru olur?
- A) Hızın yönü sürekli değiştiği için net kuvvet hıza paralel doğrultuda ve hareketle aynı yöndedir.
- B) Hız büyüklüğü sabit olduğundan cisme etki eden net kuvvet sıfırdır.
- C) Hızın büyüklüğünü değiştirmeyen ama yönünü sürekli değiştiren kuvvet, hız vektörüne her an dik ve yörünge merkezine doğrudur.
- D) Merkezcil kuvvet hareket yönüyle her an geniş açı yapacak şekilde dışarıya doğrudur.
- E) İvme ve kuvvetin yönü birbirine zıt olup, kuvvet yörüngeden dışarıya doğru yönelmiştir.
Doğru cevaplar ve adım adım çözümler testi tamamladıktan sonra gösterilir.
