İçeriğe geç
kpssai Giriş yap Ücretsiz hesap aç
AYT FİZİK · İTME VE ÇİZGİSEL MOMENTUM

Esnek Çarpışmalar

Merkezî esnek çarpışmada momentum ve kinetik enerjinin birlikte korunması, hız bağıntısı, eşit kütlelerde hız değiş tokuşu ve farklı kütleli cisimler.

22özgün soru
%5,1Fizik havuzundaki payı
%100çözüm açıklamalı
Ücretsiz hesap açİlk 3 sınav ücretsiz · kart bilgisi istemiyoruz

Konu anlatımı

Bilardo toplarının ya da çelik bilyelerin çarpışmasında kinetik enerji kaybı çok azdır. Kinetik enerjinin de korunduğu ideal çarpışmaya esnek çarpışma denir. Bu alt başlıkta aynı doğru üzerindeki esnek çarpışmaların nasıl çözüldüğünü göreceksin.

İki korunum birlikte

Esnek çarpışmada hem toplam momentum hem toplam kinetik enerji korunur. Cisimler çarpışma sırasında biçim değiştirir, ama sonra eski biçimlerine tümüyle döner; ısıya dönüşen enerji olmaz. Çarpışmadan önceki hızlar v₁ ve v₂, sonraki hızlar u₁ ve u₂ ise momentum korunumu m₁·v₁ + m₂·v₂ = m₁·u₁ + m₂·u₂ biçiminde yazılır. Çarpışma, cisimlerin merkezlerini birleştiren doğru boyunca gerçekleşiyorsa merkezî çarpışma adını alır ve hareket tek boyutta kalır.

Hız bağıntısı

Kinetik enerji korunumu kareli terimler içerdiği için doğrudan çözmek uzundur. Momentum ve kinetik enerji korunumu birlikte düzenlendiğinde merkezî esnek çarpışma için sade bir eşitlik elde edilir: v₁ + u₁ = v₂ + u₂. Yani her cismin çarpışmadan önceki ve sonraki hızlarının toplamı birbirine eşittir. Sorular, bu eşitlik ile momentum korunumu birlikte çözülerek sonuçlandırılır. Bütün hızlar işaretleriyle yazılır; sonuç negatif çıkarsa cisim seçilen pozitif yöne zıt gidiyordur.

Özel durumlar

Kütleleri eşit iki cisim merkezî esnek çarpışırsa hızlarını değiş tokuş eder: duran bir bilyeye çarpan özdeş bilye durur, öbürü onun hızıyla yoluna devam eder. Hafif bir cisim duran çok ağır bir cisme çarparsa neredeyse aynı süratle geri döner; ağır cisim hemen hemen yerinde kalır. Çok ağır bir cisim duran hafif bir cisme çarparsa kendi hızı az değişir, hafif cisim ise yaklaşık iki katı hızla fırlar. Duran bir cisme çarpan cisim, yalnızca kütlesi öbüründen küçükse geri döner.

Çözümlü örnekler

Örnek 1. Sürtünmesiz yatay düzlemde +x yönünde 6 m/s hızla giden 1 kg kütleli K cismi, duran 2 kg kütleli L cismiyle merkezî esnek çarpışma yapıyor. Çarpışmadan sonra cisimlerin hızları nedir?

Çözüm. Hız bağıntısı: v₁ + u₁ = v₂ + u₂, yani 6 + u₁ = 0 + u₂ ve u₂ = u₁ + 6. Momentum korunumu: 1·6 = 1·u₁ + 2·u₂. İkinci eşitlikte u₂ yerine konursa 6 = u₁ + 2·(u₁ + 6), buradan 3·u₁ = −6 ve u₁ = −2 m/s; u₂ = 4 m/s bulunur. K cismi 2 m/s hızla geri döner, L cismi 4 m/s hızla ileri gider. Denetim: kinetik enerji önce ½·1·6² = 18 J, sonra ½·1·2² + ½·2·4² = 2 + 16 = 18 J'dür.

Örnek 2. Sürtünmesiz yatay düzlemde 3 kg kütleli K cismi +x yönünde 4 m/s, 1 kg kütleli L cismi −x yönünde 4 m/s hızla gelerek merkezî esnek çarpışıyor. Çarpışmadan sonraki hızları bulunuz.

Çözüm. Hızlar işaretleriyle yazılır: v₁ = +4 m/s, v₂ = −4 m/s. Hız bağıntısı: 4 + u₁ = −4 + u₂, yani u₂ = u₁ + 8. Momentum korunumu: 3·4 + 1·(−4) = 3·u₁ + 1·u₂, yani 8 = 3·u₁ + u₁ + 8. Buradan u₁ = 0 ve u₂ = 8 m/s bulunur. K cismi durur, L cismi +x yönünde 8 m/s hızla geri fırlar. Kinetik enerji önce ½·3·4² + ½·1·4² = 32 J, sonra ½·1·8² = 32 J'dür; korunmuştur.

Örnek 3. Sürtünmesiz bir masada 6 m/s hızla giden 2 kg kütleli bilye, duran özdeş bir bilyeyle merkezî esnek çarpışıyor. Çarpışmadan sonra bilyelerin hızları ne olur?

Çözüm. Kütleler eşit olduğundan bilyeler hızlarını değiş tokuş eder: gelen bilye durur, duran bilye 6 m/s hızla aynı yönde gider. Denetim: momentum önce 2·6 = 12 kg·m/s, sonra yine 12 kg·m/s'dir; kinetik enerji iki durumda da 36 J'dür. Hız bağıntısı da sağlanır: 6 + 0 = 0 + 6.

Sık yapılan hatalar

  • Esnek çarpışmada cisimlerin kenetlendiğini ya da ortak hızla gittiğini varsaymak.
  • Hız bağıntısında zıt yönlü hızın eksi işaretini unutmak.
  • Eşit kütlelerdeki hız değiş tokuşu kuralını farklı kütleli cisimlere uygulamak.
Akılda kalsın
  • Esnek çarpışmada momentum ve kinetik enerji birlikte korunur.
  • Merkezî esnek çarpışmada v₁ + u₁ = v₂ + u₂.
  • Eşit kütleli cisimler hızlarını değiş tokuş eder.
← İtme ve Çizgisel Momentum 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
İtme ve Çizgisel Momentum · 22 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