İçeriğe geç
kpssai Giriş yap Ücretsiz hesap aç
AYT FİZİK · ÇEMBERSEL HAREKET

Çizgisel ve Açısal Hızların Karşılaştırılması

Aynı eksen çevresinde dönen noktalarda ve farklı yarıçaplı yörüngelerde çizgisel hız, açısal hız, periyot ve merkezcil ivmenin oranlarla karşılaştırılması.

25özgün soru
%5,8Fizik havuzundaki payı
%100çözüm açıklamalı
Ücretsiz hesap açİlk 3 sınav ücretsiz · kart bilgisi istemiyoruz

Konu anlatımı

Çembersel hareket sorularının büyük bölümü sayı değil oran sorar: hangi cismin hızı, ivmesi ya da periyodu daha büyüktür? Bu alt başlıkta aynı eksende dönen noktaları, farklı pistlerdeki cisimleri ve kayışla bağlı kasnakları karşılaştırmayı göreceksin.

Aynı eksen çevresinde dönen noktalar

Bir atlıkarıncanın, bir kapının ya da dönen bir diskin bütün noktaları bir turu aynı sürede tamamlar. Bu yüzden periyotları, frekansları ve açısal hızları eşittir. Çizgisel hız v = ω·r olduğundan eksene uzaklıkla doğru orantılıdır: eksenden iki kat uzaktaki nokta iki kat hızlıdır. Merkezcil ivme için a = ω²·r biçimi kullanılır; açısal hız ortak olduğundan ivme de yarıçapla doğru orantılıdır.

Farklı yörüngelerdeki cisimler

Cisimler ayrı ayrı dönüyorsa önce hangi büyüklüklerin verildiğine bakılır. Yarıçap ve periyot verilmişse v = 2·π·r/T, ω = 2·π/T ve a = 4·π²·r/T² bağıntılarıyla oranlar kurulur. Çizgisel hızlar eşitse a = v²/r biçimi kullanılır ve ivme yarıçapla ters orantılı çıkar. Aynı büyüklük, hangi niceliğin sabit tutulduğuna göre yarıçapla doğru ya da ters orantılı olabilir; bu yüzden ezber yerine bağıntıyı yazıp verilenleri yerine koymak gerekir.

Kayış ve dişliyle bağlı tekerlekler

Kayışla bağlı iki kasnağın ya da birbirine geçen iki dişlinin çevrelerindeki noktalar aynı sürede eşit yol alır; yani çizgisel hızları eşittir. Bu durumda v = ω·r bağıntısından açısal hız yarıçapla ters orantılı bulunur: küçük kasnak daha hızlı döner. Çevre noktalarının merkezcil ivmesi a = v²/r olduğundan o da yarıçapla ters orantılıdır. Aynı mile bağlı tekerleklerde ise açısal hızlar eşittir.

Çözümlü örnekler

Örnek 1. Bir atlıkarınca bir turunu 6 s'de tamamlıyor. K atı dönme eksenine 1 m, L atı 3 m uzaklıktadır. Atların açısal hızlarını, çizgisel hızlarını ve merkezcil ivmelerini bulunuz. (π = 3)

Çözüm. İki at da aynı eksen çevresinde döndüğünden açısal hızları eşittir: ω = 2·π/T = 6/6 = 1 rad/s. Çizgisel hızlar v = ω·r bağıntısından K için 1 m/s, L için 3 m/s'dir. Merkezcil ivmeler a = ω²·r bağıntısından K için 1 m/s², L için 3 m/s² olur. Eksenden üç kat uzaktaki L atının hem çizgisel hızı hem merkezcil ivmesi üç kat büyüktür.

Örnek 2. Yatay düzlemde düzgün çembersel hareket yapan K cisminin yörünge yarıçapı r, periyodu T; L cisminin yörünge yarıçapı 2r, periyodu 4T'dir. L'nin çizgisel hızı, açısal hızı ve merkezcil ivmesi K'ninkilerin kaç katıdır?

Çözüm. Çizgisel hız v = 2·π·r/T olduğundan yarıçapla doğru, periyotla ters orantılıdır: L için oran 2/4, yani yarımdır. Açısal hız ω = 2·π/T olduğundan yalnız periyoda bağlıdır: L için oran dörtte birdir. Merkezcil ivme a = 4·π²·r/T² olduğundan yarıçapla doğru, periyodun karesiyle ters orantılıdır: L için oran 2/16, yani sekizde birdir. Yarıçapı büyük olan L cismi, periyodu daha da büyük olduğu için üç büyüklükte de geride kalmıştır.

Örnek 3. Yarıçapları 10 cm ve 30 cm olan K ve L kasnakları kaymayan bir kayışla bağlanmıştır. Kasnakların çevrelerindeki noktaların çizgisel hızlarını, açısal hızlarını ve merkezcil ivmelerini karşılaştırınız.

Çözüm. Kayış kaymadığı için iki kasnağın çevresindeki noktaların çizgisel hızları eşittir. Açısal hız ω = v/r olduğundan yarıçapla ters orantılıdır: küçük kasnak K'nin açısal hızı L'ninkinin 3 katıdır. Merkezcil ivme a = v²/r olduğundan o da yarıçapla ters orantılıdır: K'nin çevresindeki noktanın ivmesi L'ninkinin 3 katıdır. Aynı eksende dönen noktalardakinin tersine, burada yarıçapı küçük olanın ivmesi büyüktür.

Sık yapılan hatalar

  • Merkezcil ivmenin her durumda yarıçapla ters orantılı olduğunu sanmak; açısal hız ortaksa yarıçapla doğru orantılıdır.
  • Kayışla bağlı kasnakların açısal hızlarını eşit almak; eşit olan çizgisel hızlardır.
  • Periyot oranını ivme oranına geçirirken karesini almayı unutmak.
Akılda kalsın
  • Aynı eksen: açısal hız eşit; çizgisel hız ve ivme yarıçapla doğru orantılı.
  • Kayış ya da dişli: çizgisel hız eşit; açısal hız ve ivme yarıçapla ters orantılı.
  • a = v²/r = ω²·r = 4·π²·r/T²; verilenlere uygun biçimi seç.
← Çembersel Hareket konu anlatımına dön

AYT Fizik dersindeki öteki konular

Bölümdeki öteki 17 konu başlığı ve her birindeki soru sayısı.

← AYT Fizik sayfasına dön
Bu konudan sınav kur
Çembersel Hareket · 25 soru
Hesap aç, testi başlat →

Kart bilgisi gerekmez. İlk üç sınav ücretsiz; sınırsız sınav abonelikle.

özet not

Üyeler bu konunun 5–10 dakikalık özet notunu okuyup ardından sınava geçer. Not, yanlışlarına göre kişiselleşir.

Türkiye geneli deneme

120 soru, 165 dakika. Herkes aynı anda aynı soruları çözer; sınav biter bitmez netin hesaplanır. Katılmak ücretsiz; ücretsiz hesabın yeter.

--:--:--sınavın başlamasına