Fizik

Fizik (119)

Çarşamba, 13 Eylül 2017 12:18

2018-2019 Yeni Fizik Konuları

Yazan

Bu yıl, 9.Sınıflar değişen bu yeni konuları işleyecekler.Ancak 10-12.sınıflar bu yıl da önceki yıllardaki konuları görecekler.2018-2019 yılında ise bu sınıflarda da yeni konular işlenecek.

Aşağıda yeni müfredatta yer alan fizik konularını paylaşmaya çalıştık.Özellikle 9.sınıf konularını bu yıl yeni konular işleneceği için oldukça ayrıntılı yazmaya çalıştık.

Pazartesi, 02 Ocak 2012 00:49

Fizik Soru Çözüm Videoları

Yazan

 

Burada bulamadığınız diğer soru videoları için;

http://cuneythoca.com/index.php/videolar-anasayfa/kategoribak/15/fizik-soru-coezuemleri.html

linkine tıklayınız...

9.SINIF

http://vimeo.com/38051046

http://vimeo.com/39207608

http://vimeo.com/39276397

http://vimeo.com/40395479

 

10. SINIF

http://vimeo.com/50843001

http://vimeo.com/48475997

http://vimeo.com/34439096

http://vimeo.com/34305579

http://vimeo.com/39010909

http://vimeo.com/41031502

http://vimeo.com/36451662

http://vimeo.com/40019316

http://vimeo.com/41523601

http://vimeo.com/93247057

http://vimeo.com/43395273

http://vimeo.com/40945484

http://vimeo.com/42571455

http://vimeo.com/43209264

http://vimeo.com/43217447

http://vimeo.com/44195061

 

11. SINIF

http://vimeo.com/37129116

http://vimeo.com/38682354

http://vimeo.com/43481273

http://vimeo.com/34748849

http://vimeo.com/43491591

http://vimeo.com/38051046

http://vimeo.com/35530531

http://vimeo.com/42336381

http://vimeo.com/43346199

 

12. SINIF

http://vimeo.com/43781149

Bu videonun son kısmında farklı soru çözümleri var:

http://vimeo.com/43781149

http://vimeo.com/43920616

http://vimeo.com/38693374

http://vimeo.com/38681663

http://vimeo.com/40022448

http://vimeo.com/40641480

 

28 Şubat sürecinin simgesi olan "farklı katsayı" uygulaması Yükseköğretim Kurulu (YÖK) tarafından kaldırıldı.

Çarşamba, 30 Kasım 2011 21:17

Optik

Yazan

Optik

Işık Nedir?

Işığı yaptığı davranışlarla tanırız. Işık saydam ortamlarda yayılır. Işık foton denilen taneciklerden oluşur. Fotonların belirli bir dalga boyu vardır. Bazı fiziksel olaylarda tanecik, bazılarında dalga yapılı özelliği gösterir. Belirli enerjileri vardır.

Işık Kaynakları

Hangi ortamda olursa olsun, gece ve gündüz kendiliğinden ışık yayarak görülebilen cisimlere ışık kaynağı denir. Işık kaynakları, yapılarına göre, sıcak (akkor) ışık kaynakları ve soğuk (akkor olmayan) ışık kaynakları olmak üzere ikiye ayrılır.

Üzerine düşen ışığı geçirip geçirmemelerine göre, maddeler üç kısımda incelenir. Üzerlerine düşen ışığı tamamıyla geçirebilen, cam, su ve hava gibi maddelere saydam maddeler denir. Üzerlerine düşen ışığın bir kısmını geçiren maddelere yarı saydam maddeler hiç geçirmeyenlere ise saydam olmayan maddeler denir.

Işık Nasıl Yayılır?

Işık kaynaklarından yayılan ışınlar türdeş ortam içerisinde doğru boyunca ilerler. Işığın ilerlemesi için ortama ihtiyaç yoktur. Işık türdeş saydam ortam içerisinde sabit hızla yayılır ve ışık hızı ortama göre değişir.

Tam Gölge - Yarı Gölge

Kaynaklardan yayılan ışınlar, ortamda ilerlerken saydam olmayan cisimler üzerine düşerlerse, cisimleri geçemediklerinden dolayı, cisimlerin arka tarafında karanlık alanlar oluşur. Meydana gelen bu karanlık alanlara gölge denir. Gölgenin şekli, saydam olmayan cismin şeklinin en büyük kesiti gibidir. Bunun sebebi, noktasal ışık kaynağından çıkan ışığın doğrusal olarak yayılmasıdır.

Şekildeki ışık kaynağından çıkan ışınların hiç düşmediği yerlere tam gölge, kaynağın bazı bölgelerinden ışık düşüp bazı bölgelerinden ışık düşmediği yerlere de yarı gölge denir.

Eğer kullanılan ışık kaynağı şekildeki gibi saydam olmayan engelden büyük ise, perdenin bulunduğu yere göre gölge şekilleri değişir. Perde (a) konumunda iken ortada tam gölge ve etrafında yarı gölge oluşur. Perde (b) konumunda iken yalnız yarı gölge oluşur. (Şekil (a) ve (b))

Dünya güneş etrafında dönerken, ay dünya ile güneş arasına şekildeki gibi girdiğinde, ayın gölgesi dünya üzerine düşer ve K noktasından bakan gözlemci güneşi göremez. Bu olaya güneş tutulması denir.

Dünya, güneş etrafında dönerken ay ile güneş arasına şekildeki gibi girdiğinde dünyanın gölgesi, ay üzerine güneş ışınlarının gelmesini engeller. Güneşten ışık alamayan ay, L noktasından bakıldığında görülmez, bu olaya da ay tutulması denir.

DÜZLEM AYNALAR

Yansıma

Saydam ortamda hareket eden ışığın herhangi bir yüzeye çarpıp geri dönmesine yansıma denir. Yansıma olayında ışığın hızı, frekansı, rengi yani hiçbir özelliği değişmez. Sadece hareket yönü değişir.

Bir yüzeyle 90° lik açı yapan dikmeye yüzeyin normali denir. Gelen ışınla normal arasındaki açıya gelme açısı (a), yansıyan ışınla normal arasındaki açıya da yansıma açısı (b) denir.

Yansımanın iki yasası vardır:

1. Gelen ışın, normal ve yansıyan ışın aynı düzlemdedir.

2. Gelme açısı yansıma açısına eşittir. (a = b)

Işınların geldiği yüzey şekildeki gibi düzgün olursa, bu yüzeyin her noktasında normaller birbirine paraleldir. Şekildeki gibi gelen ışınların gelme açıları birbirine yansıma açıları da birbirine eşit olur.

Bundan dolayı yüzeye birbirine paralel gelen ışın demeti, yüzeyden de birbirine paralel olarak yansır. Bu yansımaya düzgün yansıma denir.

Eğer yüzey şekildeki gibi düzgün değilse, yüzeyin bütün noktalarındaki normaller farklıdır. Yüzeye paralel gelen ışınların gelme açıları yansıma açılarına eşit olmaz. Bu yansımaya dağınık yansıma denir.

Görüntü Oluşumu

Herhangi bir cismi görebilmek için, cisimden yayılan ışınların göze gelmesi gerekir. Cisimden çıkan ışınlar doğrudan göze gelirse cisim görülür.

Eğer cisimden çıkan ışınlar, yansıma veya kırılma sonucu göze gelirse algılanan şey cismin görüntüsü olur.

Şekildeki K noktasal cisminin görüntüsünü bulmak için iki ışın kullanmak yeterlidir. Bu ışınlar yansıma kurallarına göre yansıtılır. Işınların uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşur. Bu görüntü aynaya dik gönderilen ışının uzantısı üzerinde olmak zorundadır.

Eğer cisim şekildeki gibi ise K ve L noktalarının ayrı ayrı görüntüleri bulunur ve bu K', L' görüntü noktaları birleştirilerek K, L cisminin görüntüsü bulunur.

Görüntünün Özellikleri:

Yansıyan veya kırılan ışınların kendileri kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahirî (sanal) olur.

Zahiri görüntüler her zaman görünen görüntülerdir. Gerçek görüntüler ise, perde üzerine düşürülerek, değişik noktalardan görülebildiği gibi, gerçek görüntüden göze gelen ışınlar nedeniyle de perde olmadan da görülebilirler.

Düzlem Aynada Görüntü ve Özellikleri:

Şekildeki gibi noktasal bir cisimden çıkan ışınlar, düzlem aynada yansıyor ve uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşuyor.

Buna göre, düzlem aynada oluşan görüntü;

  • Zahirîdir.

  • Aynaya olan uzaklığı, cismin aynaya olan uzaklığına eşittir.

  • Boyu, cismin boyuna eşittir.

  • Cisme göre sağlı solludur. Sağ elimiz, görüntümüzün sol elidir.

  • Aynaya göre simetriktir.

Yukarıdaki şekilde cismin aynaya dik uzaklığı yoksa aynanın uzantısı alınır. K cisminin bu uzantıya göre simetriği olan K' görüntüsü bulunur.

Görüş Alanı

Bir düzlem aynanın iki kenarına gözden gönderilen ışınlar aynada yansır. Yansıyan bu ışınlar ile ayna arasında kalan alana görüş alanı denir. Bu yansıyan ışınların üzerinden geçtiği noktalar ve bu ışınlar arasında kalan noktaları görebilmek mümkündür.

Saydam olmayan küresel cisimlerin görüntülerinin arkasında kalan noktalar görülemeyebilir. Onun için görüş alanına bakarak görülebilecek noktalar kesinlikle bunlardır diye söylemek hatalı olabilir.

Şekilde G noktasından aynaya bakan bir gözün görüş alanını bulurken, aynanın iki ucundan normaller çizilir. Gelen ışının eşit açı yaparak yansımasını bulmak için, gözün normale dik olan uzaklığı belirlenir. Yansıyan ışın yine normalden eşit dik uzaklık olan noktadan geçer. Şekilde 1. ışın L noktasından, 2. ışın da S noktasından geçecek şekilde yansır. G noktasının aynadaki görüntüsünü görmek için nerelerden bakılmalı diye sorulduğunda, görüş alanı içinden bakılmalı cevabı verilir.

Gelme açısını yansıma açısına eşit çizebilmek için, aynanın normali hatasız çizilmelidir. Şekilde K aynası birim karelerin köşelerine yerleştirilmiş ise, normal ile ayna arasındaki açının 90° olması için bir kare köşegeni birleştirilerek normaller çizilir. Yan yana iki kare köşesi birleştirilerek yerleştirilen L aynasının normali, üst üste iki kare köşesi birleştirilerek bulunur.

Düzlem Aynada Özel Durumlar

1. Düzlem aynada gerçek cismin görüntüsü her zaman zahirîdir. Cismin aynaya uzaklığı, görüntünün aynaya uzaklığına, cismin boyu da görüntünün boyuna eşittir.

2. Bir düzlem aynaya gelen ışının doğrultusu değiştirilmeden, ayna a açısı kadar döndürülürse, yansıyan ışın 2a kadar döner. Şekilde normal her zaman ayna ile 90° lik açı yapar. Ayna, a açısı kadar döndürülürse normal de a açısı kadar döner. Gelme açısı a kadar büyür, dolayısıyla yansıma açısı da a kadar büyür. Sonuçta yansıyan ışın 2a açısı kadar sapar.

Şekilde x – y eksenleri arasında 45° lik açıyla yerleştirilen aynada, x ekseni üzerindeki K cisminin görüntüsü y ekseninde ve K' noktasında oluşur. Ayna 45° dönderilerek y eksenine getirilirse, K' noktası 90° dönerek K'' noktasına gelir.

3. Bir düzlem ayna ışık kaynağına yaklaştıkça gelme açısı, dolayısıyla yansıma açısı da büyür. Bu da yansıyan ışınlar arasındaki alanın büyümesi demektir. Kısacası düzlem ayna göze yaklaştıkça görüş alanı artar. Ayna gözden uzaklaştıkça görüş alanı azalır. Veya düzlem aynaya yaklaştıkça görüş alanı artar, uzaklaştıkça görüş alanı azalır.

4. Kesişen iki düzlem ayna arasındaki açı a ise aynalar arasında meydana gelen görüntü sayısı,

tane olur,

Paralel iki düzlem ayna arasındaki görüntü sayısı sonsuzdur.

KÜRESEL AYNALAR

Yarıçapı R olan bir kürenin tümsek kısmı parlatılıp ayna yapılırsa tümsek ayna, çukur kısmı parlatılıp ayna yapılırsa çukur ayna elde edilmiş olur. Aynanın tam ortasından ve merkezinden geçen eksene asal eksen denir. Aynanın asal eksenle çakıştığı noktaya tepe noktası (T) denir.

Tepe ile merkez noktalarının tam ortasındaki noktaya da odak noktası (F) denir. Odak noktasının aynaya veya merkeze uzaklığına da odak uzaklığı (f) denir. Odak uzaklığı ile aynanın (R) yarıçapı arasında

R = 2f bağıntısı vardır.

Kürenin merkezinde geçen bütün doğrular kürenin yüzeyine dik olduğundan,küresel aynalarda merkezden geçen bütün doğrular normal olarak kapul edilebilir.

Çukur Aynada Işınların Yansıması

Yansımanın en önemli şartı gelme açısının yansıma açısına eşit olmasıdır. Merkezden aynaya çizilen doğrular, küresel aynaların normalidir. Çünkü bu doğrular aynaya diktir.

1. Asal eksene paralel gelen ışınlar yansıdıktan sonra odaktan geçer. Gelen ışığın normalle yaptığı açı, yansıyan ışığın normalle yaptığı açıya eşittir.

2. Odaktan aynaya gelen ışınlar asal eksene paralel gidecek şekilde yansır. Bir önceki ışının tam tersidir.

3. Merkezden gelen ışınlar yine merkezden geçecek şekilde yansır. Çünkü normal üzerinden gelen ışınlar, aynaya dik çarptıklarından kendi üzerlerinden geri yansırlar.

4. Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar. Çünkü asal eksen de merkezden geçtiği için normaldir.

Çukur Aynada Görüntü Çizimleri

Oluşan görüntünün yerini bulmak için en az iki tane ışın kullanmak gereklidir. Işınlar nerede kesişirse görüntü orada oluşur.(Tıklayın deneyle görün)

Cisim sonsuzda ise; sonsuzdan gelen ışınlar asal eksene paralel gelirler. Paralel gelen ışınlar ise yansıdıktan sonra odakta toplanırlar. Görüntü, odakta gerçek ve nokta halinde oluşur.

1.Cisim merkezin dışında ise; görüntü, odak ve merkez arasında, ters gerçek ve boyu cismin boyundan küçüktür. Hatırlanacağı gibi ışınların kendisi kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahirî olur.

2.Cisim merkezde ise; görüntü, merkezde ters gerçek ve boyu cismin boyuna eşit olur.

3.Cisim odakla merkez arasında ise; görüntü merkezin dışında ters, gerçek ve boyu cismin boyundan büyüktür.

4.Cisim odakta ise; yansıyan ışınlar birbirlerine paralel olduğundan, görüntü sonsuzda ve belirsizdir.

5.Cisim ayna ile odak arasında ise; görüntü aynanın arkasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan büyüktür. Çizimlerden de görüldüğü gibi cisim veya görüntüden aynaya yakın olanın boyu daha küçüktür.

Tümsek Aynalarda Özel Işınlar

Tümsek aynada da çukur aynada olduğu gibi merkezden geçen bütün doğrular normaldir. Tümsek aynada odak noktası aynanın arkasında olduğu için zahirîdir. Çünkü odak, ışığın toplandığı noktadır. Tümsek aynada ışık toplanmaz. Sadece uzantıları odaktan geçer, kendileri geçemez.

1. Asal eksene paralel gelen ışınlar, uzantıları odaktan geçecek şekilde yansırlar.

2. Uzantıları odaktan geçecek şekilde gelen ışınlar, asal eksene paralel gidecek şekilde yansırlar.

3. Uzantıları merkezden geçecek şekilde gelen ışınlar, kendi üzerlerinden geri dönecek şekilde yansırlar.

4. Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar.

Tümsek Aynada Görüntü Çizimi

Bir tümsek aynada cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman ayna ile odak noktası arasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan küçüktür. Cisim sonsuzda iken görüntü odakta nokta halinde olur. Şekilde görüldüğü gibi cisim aynaya yaklaştıkça görüntünün boyu büyüyerek aynaya yaklaşır.

Küresel Aynalarda Herhangi Bir Işığın İzlediği Yol:

Çukur aynaya özel ışınların dışında herhangi bir ışın gönderildiğinde, ışının aynaya değme noktasına merkezden geçen normal çizilir. Gelen ışın normal ile eşit açı yapacak şekilde yansır.

Şekilde tümsek aynaya gelen ışın, normal ile eşit açı yapacak şekilde yansır. Tümsek aynada görüntü daima odak ile ayna arasında oluştuğundan, yansıyan ışınların uzantısı da odak ile ayna arasından geçer.

Çarşamba, 30 Kasım 2011 20:49

Basınç

Yazan

Basınç

KATILARIN ve DURGUN SIVILARIN BASINCI

Yeryüzünde bulunan bütün maddeler ağırlıklarından dolayı bulundukları zemin üzerine kuvvet uygular. Uygulanan bu kuvvetler cisimler üzerinde bir basınç oluşturur. Buna göre basınç, kuvvetin bir etkisidir.

Katıların Basıncı

Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç denir.

Basınç P, kuvvet F ve yüzey alanı da S ile gösterilirse,

olur.

Bu bağıntıya göre, kuvvet sabit ise, basınç yüzey alanı ile ters orantılıdır. Eşit ağırlıktaki tavuğun bataklıkta ördekten daha fazla batmasının nedeni, tavuğun ayaklarının yüzey alanının ördeğinkine göre küçük, dolayısıyla basıncının ördeğinkine göre büyük olmasıdır. Ördeğin ayağı perdeli olduğu için yüzey alanı büyük, basıncı ise küçüktür. Sivri uçlu çivinin ucundaki basınç büyük olduğu için küt uçlu çiviye göre daha kolay çakılır.

Bıçak köreldiği zaman bilelenerek yüzey alanı küçültülür ve basıncın artması sağlanır. Bu nedenle aynı kuvvetle daha kolay kesme işlemi sağlanmış olur.

Basınç, birim yüzeye etkiyen dik kuvvet idi. Şekildeki cisim yatay ve düşey duvarlar arasındadır. Cismin ağırlığı yatay duvara etki ettiği için yatay duvara basınç uygular. Düşey duvara ağırlığından dolayı kuvvet uygulamadığı için basınç da uygulanmaz.

Şekildeki cisim belirtilen yer-den düşey olarak kesilirse, her bir parçanın basıncı bütün cismin basıncına eşit olur.

Katılar kendilerine uygulanan kuvveti ayını yönde ve aynı büyüklğkte iletirler.Fakat basıncı aynen iletmezler.

Şekildeki çivinin geniş yüzeyine Fkuvveti uygulandığında bu kuvvet sivri uca da aynen iletilir. Dolayısıyla sivri ucun yüzey alanı küçük olduğundan basınç daha büyük olur.

S1>>S2 olduğundan, P2>>P1 olur.

DURGUN SIVILARIN BASINCI

Sıvıların belli bir şekli yoktur. İçinde bulundukları kabın şeklini alırlar. Sıvıların katılardan temel farkı akışkan olmalarıdır. Bundan dolayı sıvılar bulundukları kabın taban ve yan yüzeylerine yani dokundukları her noktaya basınç uygularlar.

Ağzına kadar su dolukutunun K ve L noktalarından özdeş delik açıldığında alttaki delikten daha hızlı sıvı akışı olup daha uzaktaki bir noktaya temas eder. Bunun nedeni L noktasındaki sıvı basıncının K noktasındakinden büyük olmasıdır. Buna göre sıvı basıncı sıvı yüksekliği ile doğru orantılıdır.

Şekilde h yüksekliğine kadar sıvı dolu olan kabın tabanına uygulanan sıvı basıncı,

P=h.psıvı =h.d.g

bağıntısı ile hesaplanır.

Burada, h yüksekliği, basıncın uygulandığı noktanın sıvının açık yüzeyine olan dik yüksekliği, rsıvı ise, sıvının özağırlığıdır.

Bu bağıntıya göre basınç hem sıvı yüksekliği, hem de sıvının özağırlığı ile doğru orantılıdır.

Sıvı basıncı bu iki niceliğin dışında kabın şekline ve biçimine bağlı değildir. Sıvı yüksekliği ve sıvının özağırlığı değişmemek şartıyla sıvı hacmine de bağlı değildir.

Sıvı basıncı yüzeye daima dik olarak etki eder. Kap yüzeyinde açılan bir delikten çıkan sıvının yüzeye dik olarak çıkması da basıncın yüzeye dik uygulandığını gösterir.

Şekildeki düzgün silindirik kaba akış hızı sabit olan musluktan su akıyor. Suyun yüksekliği zamanla düzgün olarak arttığı için kabın tabanındaki sıvı basıncı da zamanla düzgün olarak artar.

Şekildeki kaba akış hızı sabit olan musluktan su akıyor. Kap yukarı doğru daraldığı için kaptaki sıvı yüksekliği zamanla daha hızlı artmaktadır. Dolayısıyla kabın tabanına etki eden sıvı basıncının artış miktarı artarak şekildeki gibi olur.

Yine şekildeki kaba akış hızı sabit olan musluktan su akıyor. Kap yukarı doğru genişlediği için kaptaki sıvı yüksekliğindeki artış zamanla yavaşlayacaktır.

Dolayısıyla kabın tabanındaki sıvı basıncının zamanla değişimi şekildeki gibi olur.

Şekildeki kapta birbirine karışmayan r1 ve r2 özağırlıklı sıvılar vardır. Kabın tabanındaki toplam sıvı basıncı, sıvıların ayrı ayrı basınçlarının toplamına eşittir.

Psıvı = h1 . r1 + h2 . r2 dir.

BASINÇ KUVVETİ

Bir kapta bulunan sıvı, ağırlığının etkisi ile dokunduğu bütün yüzeylere kuvvet uygular. Sıvının kap yüzeyinin tamamına uyguladığı kuvvete basınç kuvveti denir.

Şekildeki kabın taban alanı S, sıvının özağırlığı r ve sıvı yüksekliği h ise, sıvının kap tabanına uyguladığı basınç kuvveti

F=h.p.S bağıntısı ile hesaplanır.

Şekildeki sıvı dolu kabın tabanına etkiyen sıvı basınç kuvveti hesaplanırken h sıvı yüksekliği alınır. Kabın yan yüzeylerinden birine uygulanan basınç kuvveti sorulduğunda ise ortalama yükseklik yani alınır. Basınç kuvvetinin yüzeyin orta noktasına uygulandığı kabul edilir.

Silindirik ve prizma şeklindeki kaplarda sıvıların kap tabanına uyguladığı basınç kuvveti sıvının ağırlığına eşittir.

Düşey kesiti Şekil - I deki gibi verilen kesik koni biçimindeki kabın tabanına etki eden sıvı basınç kuvveti noktalı çizgiler arasında kalan sıvının ağırlığına eşittir. Geri kalan sıvının ağırlığı yan yüzeyler tarafından dengelenir.

Şekil – II de ise yine tabana etki e-den sıvı basınç kuvveti, noktalı çizgiler arası sıvı dolu olsaydı o kadar sıvının ağırlığına eşit olurdu.

Buna göre, Şekil – I de basınç kuvveti kaptaki mevcut sıvının ağırlığından küçük, Şekil – II de ise sıvının ağırlığından büyüktür.

SIVILARIN BASINCI İLETMESİ

(Pascal Prensibi)

İçine sıvı çekilen bir enjektörün ucu kapatılıp piston ileri doğru itilmeye çalışıldığında, itilemediği gözlenir. Yani sıvıların basınç altındaki hacim değişimleri önemsenmeyecek kadar azdır. Yani pratikte sıvılar basınç altında sıkıştırılamaz.

Pascal prensibi :

Kapalı bir kaptaki sıvının herhangi bir noktasına uygulanan basınç kabın şekli nasıl olursa olsun, kabın iç yüzeylerinin her noktasına sıvı tarafından aynı büyüklükte iletilir.

Pascal prensibinden yararlanılarak, bileşik kapların ve su cenderelerinin çalışma ilkeleri açıklanabilir.

Bileşik Kaplar

Şekilleri ve kesitleri farklı iki ya da daha fazla kabın tabanlarının birleştirilmesi ile elde edilen kaplara bileşik kaplar denir. Örneğin U borusu bileşik kaptır.

Bileşik kaplardaki sıvının üst düzeyi hep aynı seviyededir. Örneğin kabın K kesimine bir piston konulup sıvı aşağı doğru itilirse diğer iki koldaki sıvı eşit miktar yükselir

U borusunda aynı cins sıvı varken aynı seviyedeki basınçlar eşit olur. Şekildeki U borusunda özkütleleri farklı sıvılar varken denge sağlanmıştır. U borusunun alt kısmında kalan sıvının özkütlesi daha büyüktür.

Yani d1 > d2 dir.


Alttaki sıvının en alt düzeyinden yatay çizgi çizildiğinde (Y düzeyi) bu çizgi üzerindeki basınçlar eşittir. Basınç eşitliğinden

PM = PN

h2 . d2 = h1 . d1 olur.

Z düzeyi üzerindeki P ve R noktalarındaki basınçlar da eşittir. Fakat X düzeyi üzerindeki K ve L noktalarındaki sıvı basınçları eşit değildir. Eğer K ve L deki basınçlar eşit olsaydı, d1 özkütleli sıvının en üst noktası ile aynı yatay hizadaki d2 özkütleli sıvı içindeki basınçlar da eşit olmalıydı. Bu mümkün olmadığı için PK basıncı ile PL basıncı da eşit olamaz, PK > PL olur.

Su Cendereleri

Tabanları birleştirilmiş kesitleri farklı iki silindir ve pistonlardan oluşur.

Küçük piston üzerine bir kuvvet uygulanarak sıvı üzerine basınç uygulanır.

Pascal prensibine göre, bu basınç sıvı tarafından büyük pistona aynen iletilir. İletilen basınç büyük pistonun yüzey alanından dolayı büyük bir kuvvet oluşturur. Küçük pistona uygulanan basınç büyük pistona uygulanan basınç P2 ise,

Pascal prensibine göre aynı düzeydeki pistonların her ikisine uygulanan basınçların eşitliğinden,

Su cendereleri basit makineye benzerler. Kuvvetten kazanç sağlar ama yoldan da kaybettirirler.

Sıvıların basıncı iletme özelliğinden yararlanılarak günlük hayatta kullanılan pek çok araç yapılmıştır. Yıkama yağlama sistemlerinde arabaların kaldırılmaları, hidrolik frenler, emme–basma tulumbaları. Bazı bitkilerin ve meyvelerin yağını ve suyunu çıkarmada kullanılır.

AÇIK HAVA BASINCI

Dünyanın çevresindeki hava tabakası çeşitli gazların karışımından meydana gelmiştir. Bu gaz tabakasına atmosfer denir. Atmosferdeki gazlar da, katı ve sıvılar gibi ağırlığından dolayı dokundukları yüzeylere basınç uygular. Bu basınca açık hava basıncı ya da atmosfer basıncı denir.

Açık hava basıncının değeri yeryüzüne yakın yerlerde en büyüktür. Yükseklere çıkıldıkça, hava molekülleri azalacağı için açık hava basıncının değeri azalır.

Toriçelli Deneyi

Yaklaşık bir metre uzunluğun da olan bir ucu kapalı cam boru alınarak ağzına kadar cıva dolduruluyor. Borunun açık kısmı el ile kapatılıp cıva çanağına daldırıldıktan sonra el çekildiğinde, cıvanın biraz çanağa boşalıp sonra sabit kaldığı görülüyor. Bu durumda borudaki cıva yüksekliği 76 cm oluyor.

Borunun ağzı açık olduğu halde cıvanın tamamının çanağa boşalmamasının nedeni, cıva basıncının açık hava basıncı tarafından dengelenmesidir.

Aynı deney farklı genişlikteki borularla yapıldığında cıva düzeyleri arasındaki farkın yine 76 cm olduğu görülüyor. Yani borudaki cıva yüksekliği borunun kesitine bağlı değildir.

Toriçelli bu deneyi deniz seviyesinde ve 0 °C sıcaklıkta yapmıştır.

Açık hava basıncının ölçüldüğü aletlere barometre denir. Şekildeki barometrede çanaktaki cıva üzerine etki eden açık hava basıncı, cıva tarafından itilerek, borudaki cıva basıncını dengeler.

Buna göre,

P0 = Pcıva

P0 = h . r = 76 . 13,6

P0 = 1033,6 g.f/cm2 dir.

Bu sonuca göre açık hava, deniz düzeyinde 1 cm2 lik yüzeye 1 kg-f den fazla yani yaklaşık 10 N değerinde kuvvet uygulamaktadır.

Açık Hava Basıncının Etkileri

1.

İçi su dolu bardağın ağzı hava kalmayacak şekilde kağıtla kapatılıp şekildeki gibi ters çevrildiğinde suyun dökülmediği görülür.

Suyun dökülmemesinin nedeni, suyun kağıda uyguladığı basıncın, açık havanın kağıda uyguladığı basınca eşit ya da küçük olmasıdır.

Akışkanların Basıncı

Bir yerden başka bir yere uygun şartlarda akabilen maddelere akışkan maddeler denir. Sıvılar ve gazlar akışkan maddelere örnektir. Akışkanlar basınç farkından dolayı akarlar ve akma yönü basıncın büyük olduğu yerden küçük olduğu yere doğrudur.

Akışkanlarla ilgili aşağıdaki yargılar geçerlidir.

1. Akışkanlar daima basıncın büyük olduğu yerden küçük olduğu yöne doğru akar. Dağlarda da sular daima aşağı doğru akar. Binaların zeminindeki strofor yardımı ile basınç farkı oluşturularak, su binanın üst katlarına kadar çıkarılır. Odanın kapı ve penceresini açarak hava akımı oluşturulması da basınç farkından dolayıdır.

2. Akışkanların kesit alanı daraldıkça akış hızı artar. Şekildeki borunun dar kesitinde akan suyun v2 hızı, geniş kesitinden akan suyun hızından büyüktür. (v2 > v1).

Veya akışkanın hızının arttığı yerde kesit alanı daralır. Örneğin musluktan akan suyun aşağı doğru hızı artar ve kesiti daralarak incelir.


3. Akışkanın hızının arttığı yerde basıncı azalır. Şekildeki düzenekte pompa yardımıyla borunun K ucuna hava üflendiğinde, borudan sıvı yükselerek püskürür. Sıvının yükselmesinin nedeni, sıvının açık yüzeyine uygulanan açık hava basıncı L ucuna iletilir, K ucunda ise akışkanların (havanın) hızı arttığı için basınç farkı oluşur ve sıvı, basıncının büyük olduğu L ucundan, basıncın küçük olduğu K ucuna doğru hareket eder.

KAPALI KAPLARDAKİ GAZLARIN BASINCI

Gazların basıncı, gaz moleküllerinin sürekli kabın iç çeperlerine çarpmaları sonucu oluşmaktadır. Kabın iç yüzeyindeki birim yüzeye, birim zamanda çarpma sayısı ne kadar fazla ise, basınç ta o kadar fazladır. Gaz moleküllerinin kabın iç yüzeyindeki her noktaya çarpma sayısı eşit olduğundan, her noktadaki gaz basıncı da eşit olur.

Kapalı kaptaki gazların basıncı genel olarak üç niceliğe bağlıdır.

1. Sıcaklık ve hacim sabit ise gaz basıncı molekül sayısı ile doğru orantılıdır. (P ~ N)

2. Sıcaklık ve molekül sayısı sabit ise, kabın yani gazın hacmi ile ters orantılıdır. Hacim arttıkça basınç azalır, hacim azaldıkça basınç artar.

3. Hacim ve molekül sayısı sabit ise, gazın basıncı mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır. Sıcaklık arttıkça gaz moleküllerinin hızı artar ve kabın iç yüzeyinde birim alana çarpma sayısı artar. Bu da basıncın artmasına neden olur.

Bu üç nicelik ve basınç arasındaki ilişki

P . V = k . N . T şeklinde olur.

P ; basınç, V ; hacim, N ; molekül sayısı,

T ; mutlak sıcaklık, k ; sabit bir sayı

Boyle – Mariotte Kanunu

Bir miktar gazın sıcaklığı sabit kalmak şartı ile basıncı ile hacminin çarpımı sabittir. Şekilde piston ileri itilerek gaz sıkıştırıldığında basınç, hacim çarpımı değişmez. P1 . V1 = P2 . V2 dir.

Manometreler

Kapalı kaptaki gazların basınçlarını ölçmek için kullanılan aletlere manometre denir. Manometrelerde borunun ucu kapalı veya açık olabilir. Şekildeki cam kapta bulunan gazın basıncı kapalı uçlu manometrede h yüksekliğindeki cıvanın basıncına eşittir.

Pgaz = Pcıva = h cm-Hg dir.

Bunun anlamı, gazın basıncı h yüksekliğindeki cıvanın basıncına eşittir. Manometreler, barometrelerden faydalanılarak yapılmıştır.

Açık hava basıncının P0 ve cm-Hg birimi cinsinden olduğu bir ortamda, açık uçlu manometrede cıva düzeyleri arasındaki fark şekildeki gibi h kadar ise,

Pgaz > P0 dır.

Pgaz = P0 + h dir.

h değeri cm cinsinden ise gaz basıncı cm-Hg cinsinden bulunur.

Açık uçlu manometrede cıva düzeyleri eşit ise, gazın basıncı açık hava basıncına eşittir.

Pgaz = P0 dır.

Yine açık uçlu manometrede cıva düzeyleri arasındaki fark şekildeki gibi h kadar ise,

Pgaz < P0 dır.

Pgaz = P0 – h dir.

Çocuk balonu gibi esnek kaplarda iç basınç daima dış basınca eşittir.Dış basınç azalırsa iç basınç artar yani balon şişer Dış basınç artarsa iç basınçta artar yani balonun hacmi küçülür. Eğer sıcaklık ve molekül sayısı değişmiyorsa ,balonun basıncının artması hacminin küçülmesi ile sağlanır. Örneğin esnek bir balon yükselirken hacmi artar ve belli bir balonu su içinde aşağı doğru indirirsek dış artacağı için balonun hacmi küçülür ve iç basınç artar.


Çarşamba, 30 Kasım 2011 20:03

Basit Makineler

Yazan

Basit Makineler

Bir işi daha kolay yapabilmek için kullanılan düzeneklere basit makineler denir. Bu basit makineler kuvvetin doğrultusunu, yönünü ve değerini değiştirerek günlük hayatta iş yapmamızı kolaylaştırır.

Basit Makinelerin Genel Özellikleri :

1. Basit makine ile, kuvveten, hızdan ve yoldan kazanç sağlanabilir. Fakat aynı anda hepsinden kazanç sağlanamaz. Birinden kazanç varsa, diğerlerinden aynı oranda kayıp vardır.

2. Kuvvet kazancı, yükün kuvvete oranı olarak ifade edilir. Yük kuvvet ile dengede ise,

3. Hiçbir basit makinede işten kazanç yoktur. Hatta sürtünme gibi nedenlerden dolayı kayıp vardır. Sürtünmenin olmadığı ideal basit makinelerde işten kayıp yoktur. Bu durumda makine tam kapasite ile çalışır. Yani verim % 100 olur.

Bir basit makinenin verimi,

4. Basit makinelerde moment ve iş prensipleri geçerlidir.

a. Moment Prensibi

Sistem denge iken,

Kuvvet . Kuvvet kolu = Yük . Yük kolu

b. İş Prensibi

Bir cisme uygulanan kuvvet ile, kuvvete paralel yolun çarpımı F kuvvetinin yaptığı işe eşittir.

W = F . x dir. İş prensibi ise,

Kuvvet . Kuvvet yolu = Yük . Yük yolu dur.

KALDIRAÇLAR

a. Destek ortada ise,

Sağlam bir destek etrafında dönebilen çubuklara kaldıraç denir.

Bir kaldıraçta kuvvetin desteğe olan uzaklığına (y) kuvvet kolu, yükün desteğe uzaklığına (x) yük kolu denir.

Şekildeki desteğin ortada olduğu ağırlığı önemsiz kaldıraç dengede iken, yük ile kuvvet arasındaki ilişki moment prensibinden bulunur.

F . y = P . x dir.

Burada P ile F kuvvetleri paralel olduğu için çubuğa dik bileşenlerini almaya gerek yoktur. Kuvvet kolu, yük kolundan büyük (y > x) ise, kuvvetten kazanç sağlanır ve cisimler ağırlığından daha küçük kuvvetlerle dengede tutulabilirler.

Bu tip basit makinelere örnek olarak pense, makas, tahtarevalli, kerpeten, manivela ve eşit kollu terazi sayılabilir.

b. Destek uçta ise,

Şekildeki ağırlığı önemsiz olan kaldıraçta, F ile P arasındaki ilişki moment prensibinden bulunur.

F . y = P . x dir.

Bu tip kaldıraçlarda, y > x olduğundan kuvvetten kazanç sağlanır. El arabası, gazoz açacağı, fındık kırma makinesi, kağıt delgi zımbası bu tip kaldıraca örnek olarak verilebilir.

c. Yük ve destek uçta ise,

Şekildeki ağırlığı ö-nemsiz olan kaldıraçta, F ile P arasındaki ilişki yine moment prensibinden bulunur.

F . y = P . x dir. x > y olduğundan kuvvetten kayıp, yoldan ise kazanç vardır. Cımbız ve maşa bu tip kaldıraçlara örnek olarak verilebilir.

MAKARALAR

Makaralar sabit bir eksen etrafında serbestçe dönebilen, çevresinde ipin geçebilmesi için oluğu olan basit bir makinedir.

a. Sabit makaralar

Çevresinden geçen ip çekildiğinde yalnızca dönme hareketi yapabilen makaralara sabit makara denir.

Moment prensibine göre

F . r = P . r => F = P dir.

Makara ile ip arasında sürtünme önemsiz iken aynı ipin bütün noktalarındaki gerilme kuvveti aynı olduğundan F = P dir. Kuvvetten kazanç yoktur.

b. Hareketli Makara

Çevresinden geçen ip çekildiğinde hem dönebilen hem de yükselip alçalabilen makaralara hareketli makara denir.

Aynı ipin bütün noktalarındaki gerilme kuvveti aynı olduğundan, dengenin şartına göre,

Hareketli makarada makara ağırlığı ihmal edilmez ise, makaranın ağırlığı P yüküne dahil edilir. Ağırlığı ihmal edilen hareketli makarada kuvvetten kazanç vardır. Ağırlığı ihmal edilmiyor ise ağırlığa göre kuvvetten kazanç olabilir de olmayabilir de. Hareketli makarada F kuvveti ile ipin ucu h kadar çekilirse, karşılıklı paralel iplerin herbirinden h/2 kadar kısalma olur ve cisim h/2 kadar yükselir.

Şekilde, makara ağırlıkları önemsizise, F ile P arasındaki ilişki denge şartından bulunabilir. Sürtünmeler önemsiz iken aynı ipin bütün noktalarındaki gerilme kuvvetleri eşit olur. Yukarı yönlü kuvvetlerin toplamı aşağı yönlü kuvvetlerin toplamına eşit olduğundan,

PALANGALAR

Hareketli ve sabit makara gruplarından oluşan sistemlere palanga denir.

Makara ağırlıkları ve sürtünmelerin önemsiz olduğu palanga sistemlerinde, kuvvet ile yük arasındaki ilişki, makaralarda olduğu gibi denge şartlarından bulunur.

Makara ağrılıkları ihmal edilmiyor ise, hareketli makaraların ağırlıkları yüke ilave edilerek aynı işlem yapılır. Sabit makaraların ağırlıkları ise, tavana bağlı olan iplerle ya da bağlantı maddeleriyle dengelenir.

Şekil – I de Şekil – II de

EĞİK DÜZLEM

Ağır yükleri belli yüksekliğe kaldırmak zor olduğu zaman eğik düzlem yardımıyla yükten daha az bir kuvvet ile cisimler istenilen yüksekliğe çıkarılabilir.

Sürtünmeler önemsiz ise, eğik düzlemde iş prensibi geçerlidir.

Kuvvet . Kuvvet yolu = Yük . Yük yolu

F . S = P . h

Kuvvet yolu, kuvvete paralel olan S yolu, yük yolu ise, yüke paralel olan h yoludur. Kuvvetten kazanç sağlanır. Fakat aynı oranda yoldan kayıp olur.

ÇIKRIK

Dönme eksenleri aynı yarıçapları farklı iki silindirin oluşturduğu sisteme çıkrık denir.

Şekilde görüldüğü gibi yük, yarıçapı küçük olan silindirin çevresine dolanan ipin ucuna asılır. Kuvvet ise, silindire bağlı kolun ucuna uygulanır.

Moment prensibine göre,

F . R = P . r dir.

R > r olduğundan kuvvetten kazanç vardır. Daha küçük F kuvveti ile dengede tutmak veya yükü sabit hızla çıkarmak için oranını küçültmek gerekir.

Et kıyma makinesi, el matkabı, araba direksiyonu, tornavida, kapı anahtarı gibi araçlar çıkrığa örnektir.

VİDA

Vida, iki yüzeyi birbirine birleş-tirirken, en çok kullanılan, basit makinelerden birisidir. Vidada iki diş arasındaki uzaklığa vida adımı denir. Vidayı tahtaya vidalamak için tornavida ile kuvvet uygulayarak döndürmek gerekir.

Vida başı bir tam dönüş yaptığında vida, vida adımı (a) kadar yol alır. N kez döndüğünde ise N . a kadar yol alır.

Vidayı döndürmek için uygulanan F kuvvetinin yaptığı iş, vida tahtaya girerken R direngen kuvvetinin yaptığı işe eşittir.

İş prensibinden

Kuvvet . Kuvvet yolu = Yük . Yük yolu

F . 2pr = R . a dır.

Vidanın baş kısmı daire olduğu için bir turda kuvvet yolu dairenin 2pr çevre uzunluğu kadar olur.

DİŞLİLER

Dişli çarklar, üzerinde eşit aralıklarla dişler bulunan ve bir eksen etrafında dönebilen silindir şeklindeki basit makinedir. Dişler çarkların birbirine geçmesini sağlar. Dişlilerden birine uygulanan kuvvet dişler yardımı ile diğerine iletilir. Dişlilerin çalışma prensibi çıkrığınkine benzer.

Eş merkezli dişliler birbirine perçinli olduğu için hep aynı yönde dönerler ve devir sayıları da eşittir.

Şekildeki gibi birbirine temas halinde olan dişliler için, herbir dişli bir öncekine göre,

a. Zıt yönlerde dönerler. Dolayısıyla K ve M aynı yönde döner.

b. Devir sayıları yarıçapları ile ters orantılıdır.

c. K ve M nin aralarındaki devir sayıları oranı L nin yarıçapına bağlı değildir.

KASNAKLAR

Kasnaklar dişleri olmadığı için kayış ya da iple birbirlerine bağlanırlar.

Devir sayıları yine yarıçapları ile ters orantılıdır. Dönme yönleri ise, şekilde görüldüğü gibi kayışların bağlanma şekline göre değişir.

Birbirlerini döndüren dişli ve kasnaklarda dönme sayısı ile yarıçapların çarpımı eşittir.


Çarşamba, 30 Kasım 2011 20:01

Paralel Kuvvetler ve Ağırlık Merkezi

Yazan

Paralel Kuvvetler ve Ağırlık Merkezi

1. Aynı Yönlü Paralel Kuvvetler

Ağırlığı önemsenmeyen KL çubuğunun iki ucuna şekildeki gibi F1 ve F2 kuvvetleri uygulanıyor. Bu kuvvetlerin bileşkesinin büyüklüğü, kuvvetlerin cebirsel toplamına eşittir.

R = F1 + F2

Bileşke kuvvetin uygulama noktası, KL arasında ve büyük kuvvetin uygulama noktasına daha yakın olan O noktasındadır. Bileşkenin yeri, kuvvetlerin O noktasına göre momentlerinin eşitliğinden bulunur. O noktasına göre moment,

F1 . d1 = F2 . d2 dir.

Bileşkenin uygulama noktası ayrıca sistemin dengede kalması için uygulanacak dengeleyici kuvvetin de uygulama noktasıdır.KL çubuğunun F1 ve F2 kuvvetlerinin etkisinde dengede kalabilmesi için, O noktasından bir iple asılması veya O noktasına bir destek konulması gerekir.

İkiden fazla kuvvet uygulandığında, kuvvetler ikişerli olarak alınarak bileşke kuvvet bulunabilir. Ayrıca türdeş çubuğun ağırlığı verildiğinde orta noktasından ağırlık kuvveti gösterilip hesaba katılmalıdır.

2. Zıt Yönlü Paralel Kuvvetler

Ağırlığı önemsiz KL çubuğuna şekildeki gibi F1 ve F2 kuvvetleri uygulanıyor. Zıt yönlü iki paralel kuvvetin bileşkesinin yeri daima büyük kuvvetin dışındadır. Bileşke kuvvetin yönü büyük kuvvetin yönünde ve büyüklüğü de kuvvetlerin farkı kadardır. F1 > F2 ise R = F1 – F2 dir.

Bileşke kuvvetin uygulama noktası olan O noktasının yeri, yine F1 ve F2 kuvvetlerinin O noktasına göre momentlerinin eşitliğinden bulunur.

F1 . d1 = F2 . d2 dir.

Bileşkenin uygulama noktası, hiçbir zaman kuvvetler arasında olamaz.

AĞIRLIK MERKEZİ

Kütle skaler bir büyüklük olup madde miktarıyla ilgili bir özelliktir. Ağırlık ise, yerin cisme uyguladığı çekim kuvvetidir. Ağırlık vektörel bir büyüklüktür ve birimleri kuvvet birimlerinin aynısıdır.

Bir cismin ağırlık kuvveti düşey ve yerin merkezine yöneliktir. Bir cismin kütlesi Dünya ve uzayın hiç bir yerinde değişmez. Ağırlığı ise çekim ivmesinin değişken olmasından dolayı değişebilir.

Kütlesi m, yerçekim ivmesinin g olduğu

bir yerde cismin ağırlık kuvveti

G = mg dir.

Kütle ve Ağırlık Merkezi

Katı bir cismin çok küçük madde parçacıklarından meydana geldiği düşünülürse, bu parçacıklara etkiyen yerçekimi kuvveti, yani parçacıkların ağırlık kuvvetleri paralel ve aynı yönlüdür. Bu kuvvetlerin bileşkesi cismin ağırlık kuvvetini, bileşke kuvvetin uygulama noktası ise, cismin ağırlık merkezini verir.

Türdeş madde: Aynı cins maddeden meydana gelen maddeye türdeş madde denir Örneğin türdeş çubuk denildiğinde,çubuğun her tarafı aynı maddedendir.Yarısı tahta ,yarısı demir olan bir çubuğa türdeş çubuk denemez.

Homojen madde: Her yerinde aynı özelliği gösteren maddeye homojen madde denir.

Şekildeki gibi iple asılan bir cismin ağırlık kuvveti ile ipin uzantısı çakışmıyorsa, cisim bırakıldığı gibi dengede kalamaz. Ağırlık kuvvetinin etkisi ile cisim döner ve bir kaç salınım yaptıktan sonra dengeye gelir.

Dengeye geldiğinde, ipin uzantısı ile ağırlık kuvvetinin uzantıları çakışır. Başka bir ifade ile, ipin uzantısı cismin ağırlık merkezinden geçer.

Bir cismin devrilmeden dengede kalabilmesi için, ağırlık kuvvetinin taban alanının sınırladığı bölgeden geçmesi gerekir. Eğer ağırlık kuvveti bu bölgenin dışına çıkarsa denge bozulur. Bir cisim ağırlık merkezinden asılırsa dengede kalır.

Düzgün Geometrik Yapılı Bazı Cisimlerin Ağırlık Merkezi

1. Türdeş çubuğun ağırlık merkezi, çubuğun tam orta noktasındadır.

2.Türdeş olan, kare, dikdörtgen ve paralel kenar şeklindeki levhaların ağırlık merkezi köşegenlerin kesim noktasıdır.

3. Türdeş üçgen levhanın ağırlık merkezi, kenarortayların kesim noktası olan O noktasıdır. Bu nokta kenardan 1 birim, köşelerden 2 birim uzaklıktadır. Üçgen levha eşkenar üçgen şeklinde olursa, kenarortayların hepsi eşit olur.

4. Türdeş küre, daire ve çemberin ağırlık merkezi, cisimlerin geometrik merkezleridir.

5. Türdeş silindir, dikdörtgen prizma ve küpün ağırlık merkezi, üst ve alt taban merkezlerini birleştiren doğrunun tam orta noktasındadır.

Ağırlık merkezi bulunurken aşağıdaki aşamalar takip edilir.

  1. Önce cisim geometrik parçalara bölünür.

  2. Sonra her bir parçanın ağırlık merkezinden ağırlık kuvvetleri gösterilir.

  3. Ağırlık kuvvetlerinin şiddetleri belirlenirken ,türdeş çubuk için uzunluklar arasındaki oran, levha için alanlar arasındaki oran küre,silindir,prizma gibi cisimlerde ise hacimler arasındaki oran kullanılabilir.

  4. En sonunda daa elde edilen paralel kuvvetlerin, bileşkesinin uygulama noktasının yeri bulunur. Bu nokta cismin ya da sistemin ağırlık merkezidir.


Çarşamba, 30 Kasım 2011 19:59

Moment Denge

Yazan

Moment-Denge

İki noktası ya da en az bir noktası sabit olan cisimlere bir kuvvet uygulandığında, cisim sabit bir nokta veya eksen etrafında dönme hareketi yapar.

Sağ El Kuralı:


Kapı ve pencereleri açıp kaparken, musluğu çevirirken, kapı anahtarını ve vidayı tornavida ile çevirirken kuvvetin döndürme etkisinden faydalanırız. Bir kuvvetin döndürücü etkisine moment denir. M sembolü ile gösterilir ve vektörel bir büyüklüktür.

Momentin büyüklüğü, uygulanan kuvvet ile, kuvvetin sabit nokta ya da eksene olan dik uzaklığının çarpımına eşittir. Şekildeki çubuk, O noktasından sabitlenmiş olup, O dan geçen dik eksen etrafında dönebilmektedir. F kuvvetinin O noktasına göre momenti

M = F . d bağıntısı ile hesaplanır.

O noktasından sabitlenmiş çubuğa F1 ve F2 kuvvetleri uygulandığında, kuvvetlerin etkime doğrultusu şekildeki gibi O noktasından geçiyorsa

M = F . d bağıntısına göre, her iki kuvvet için de d dik uzaklıkları sıfır olduğundan, bu kuvvetlerin döndürücü etkisi yoktur. Yani F1 ve F2 kuvvetlerinin O noktasına göre momentleri sıfırdır

O noktasından sabitlenmiş çubuğa F kuvveti şekildeki gibi uygulanırsa, kuvvetin O noktasına göre momenti iki yoldan bulunur.

I. Yol : F kuvveti, biri çubuğa paralel, diğeri ise çubuğa dik iki bileşenine ayrılır. Çubuğa paralel olan Fx bileşeninin uygulama doğrultusu O noktasından geçtiği için döndürücü etkisi yoktur. Yani momenti sıfırdır. Fy bileşeni çubuğa dik olduğundan O noktasına göre momenti,

M = Fy . l olur. (Fy = F . sina dır.)

r

II. Yol : F kuvvetinin Onoktasına göre momenti bulunurken dik uzaklık olarak, kuvvetin etkime doğrultusuna dönme noktasından çizilen dik uzaklık kullanılır. O ya göre moment M = F . d dir.

Bileşke Moment

Moment vektörel bir büyüklük olduğundan, birden fazla kuvvetin etkisinde kalan cismin hangi yönde döndüğünü bulabilmek için momentlerin vektörel toplamını yani bileşke momenti bulmak gerekir.

Ağırlığı önemsiz şekildeki çubuk O noktasından sabitlenmiştir. F1, F2, F3 kuvvetlerinin O noktasına göre bileşke momentini bulmak için önce kuvvetlerin çubuğa hangi yönde döndürücü etki yaptıkları tespit edilir. Herhangi bir yön (+), zıt yön ise (–) seçilir. F1 ve F2 kuvvetleri çubuğu O noktasına göre (–) kabul edilen yönde döndürücü etki yaparken, F3 kuvveti (+) yönde döndürücü etki yapar. O noktasına göre kuvvetlerin toplam momenti, kuvvetlerin ayrı ayrı momentlerinin cebirsel toplamına eşittir.

SM = F3 . d3 – (F1 . d1 + F2 . d2)

Kuvvetlerin şiddetine ve O noktasına olan dik uzaklık değerlerine göre, bu işlemin üç sonucu vardır. Sonuç (+) ve (–) değerde çıkabildiği gibi sıfır da çıkabilir. Sonucun (+) değerde çıkması, çubuğun (+) kabul edilen yönde ve çıkan değer kadar bir momentle döndüğünü ifade eder.

Sonucun (–) değerli çıkması da, benzer şekilde çubuğun (–) yönde çıkan değer kadar bir momentle döndüğünü ifade eder.

Sonucun sıfır çıkması yani bileşke momentin sıfır olması çubuğun dengede kalması demektir. Bu durumda çubuk duruyor ya da sabit hızla dönüyordur.

Kuvvet Çifti

2d uzunluğundaki çubuk O noktasından geçen dik eksen etrafında dönebilmektedir. Aynı düzlemde, eşit büyüklükteki kuvvetler şekildeki gibi zıt yönlü uygulandıklarında çubuk ok yönünde döner.

Bu sisteme kuvvet çifti denir. Kuvvet çiftinin denge noktası yoktur. Çubuk 2F . d kadarlık toplam momentle döner. Arabanın direksiyonu çevrilirken, musluklar açılıp kapanırken, anahtar döndürülürken kuvvet çifti uygulanır.

Denge

Üzerine kuvvet etkiyen bir cismin ya da sistemin kesin olarak dengede kalabilmesi için iki şartın gerçekleşmesi gerekir.

Dengenin 1. şartı

Bir cismin dengede kalabilmesi için üzerine etkiyen kuvvetlerin bileşkesi sıfır olmalıdır.

SF = 0 => SFx = 0, SFy = 0 olmalıdır.

Dengenin 2. şartı

Bir cismin dengede kalabilmesi için üzerine etkiyen kuvvetlerin dönme noktasına ya da eksenine göre momentlerinin toplamı sıfır olmalıdır.

SM = 0 olmalıdır.

Eğer bir sistemin dengede olduğu söyleniyorsa, yukarıdaki iki şartın sağlandığı söyleniyor demektir.


Çarşamba, 30 Kasım 2011 21:19

Elektrostatik

Yazan

Elektrostatik

Atomda proton ve nötrondan oluşan bir çekirdek ve çekirdeğin çevresinde yörüngelerde hareket eden elektronlar bulunur.

Elektrik yüklerinin kaynağı atomun yapısında bulunan elekton ve proton denilen parçacıklardır. Protonun yükü pozitif (+), elektronun yükü ise negatif (–) dir. Bir elektronun yüküne elementer yük denilmiştir ve birim yük olarak seçilmiştir.

Yüksüz (nötr) bir atomdaki elektronların (–) yük toplamı, protonların (+) yük toplamına eşittir.

Nötr (Yüksüz) Cisim

Bir cismin üzerindeki pozitif (+) yük sayısı, negatif yük sayısına eşit ise, böyle cisme nötr ya da yüksüz cisim denir. Yüksüz denildiği zaman cismin içinde hiç yük yok anlamına gelmez. Yalnızca (+) ve (–) yük miktarının eşit olduğu anlamına gelir.

Pozitif Yüklü Cisim

Üzerinde (+) yük fazlalığı olan cisimlere pozitif yüklü cisim denir. Cisimleri pozitif yüklü hale getirmek için cisimden elektron alarak (+) yük fazlalığı oluşturmak gerekir.

Negatif Yüklü Cisim

Üzerinde (–) yük fazlalığı olan cisimlere negatif yüklü cisim denir. Herhangi bir yolla cisme (–) yük verilirse, (–) yük fazlalığı oluşur.

Yapılan deneylere göre, aynı işaretli cisimlerin birbirlerini ittiği görülmüştür. Yani aynı cins yüklü cisimler birbirlerine zıt yönlerde kuvvet uygularlar ve birbirlerini iterler.

Zıt cins yüklü cisimler birbirlerini çekerler. Bu durumda da cisimler birbirlerine zıt yönde kuvvet uygularlar. Fakat bu kuvvetler çekme yönündedirler.

Yüksüz cisimler ise birbirlerine kuvvet uygulayamadıkları için, ne iter, ne de çekerler.

Cisimlerin yükleri q1 ve q2 aralarındaki uzaklık d ise, birbirlerine uyguladıkları itme ya da çekme kuvveti,

bağıntısından bulunur. Bu kuvvet yüklerin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

İletken Cisimler

Üzerinde serbestçe dolaşabilen yükler olan cisimlere iletken cisim denir. Genel olarak metaller iyi iletkenlerdir. İnsan vücudu da iletkendir. İçinde iyon bulunduran çözeltiler de elektriği iletirler. İletken içinde hareket eden yük (–) yüktür. Yani elektronlardır. (+) yükler protonun yükü olduğu için hareket etmezler. Çözeltilerde (+) ve (–) iyonlar hareket eder.

Yalıtkan Cisimler

Üzerinde serbestçe dolaşabilir yükler olmayan cisimlere yalıtkan cisim denir. Plastik, cam, mika ve saf su bazı yalıtkan olan maddelere örneklerdir.

ELEKTRİKLENME ÇEŞİTLERİ

1. Sürtünme ile Elektriklenme

Saçımızı tararken, yün kazağımızı çıkarırken çıtırtılar duyulur. Otomobilden inerken kapı kolu ile el arasında elektrik akışı olur. Bu ve benzeri örneklerdeki olayların nedeni elektriklenmedir.

Sürtünme ile elektriklenmede birbirine sürtünen cisimlerden biri diğerine elektron verir ve kendisi pozitif (+) yükle yüklenir. Elektron alan cisim üzerinde (–) yük fazlalığı oluşacağı için negatif (–) yükle yüklenir. Alınan yük verilen yüke eşit olduğu için yük miktarı eşittir.

Cam çubuk ipek kumaşa sürtülürse, camdan ipeğe elektron geçişi olur. Cam çubuk (+), ipek kumaş ise (–) yükle yüklenir.

Plastik çubuk yünlü kumaşa sürtülürse, çubuk yünlü kumaştan elektron alır ve (–) yükle yüklenir. Yünlü kumaş elektron verdiği için (+) yükle yüklenir. Alınan ve verilen yük miktarları eşittir.

2. Dokunma ile Elektriklenme

Yüklü bir cisim nötr bir cisme dokundurulduğunda mevcut yükünü paylaşırlar ve nötr cisimde yüklenir. Bu tür yüklenmeye dokunma ile elektriklenme denir. Şekilde (–) yüklü K küresi nötr L küresine dokundurulduğunda, K den L ye elektron geçişi olur ve sonra dengeye gelirler.

Eğer K cismi (+) yüklü olsa idi, nötr L küresinden (–) yükler K küresine geçer ve her ikisi de (+) yüklü olurdu.

Yüklü cisimler birbirine dokundurulduktan sonra son yükleri, kürelerin kapasitelerine bağlıdır. Kürelerin kapasiteleri yarıçapla orantılı olduğundan toplam yükü yarıçapları oranında paylaşırlar.

Eğer küreler özdeş ise, yani yarıçapları eşit ise, toplam yükü eşit olarak paylaşırlar.

Şekilde yarıçapla rı r1 ve r2, yükleri q1 ve q2 olan küreler iletken telle birleştirilip anahtar kapatılırsa yük alış verişi yaparlar ve son yükleri q'1 ve q'2 olur.

Bu son yükleri bulmak için toplam yük; toplam yarıçapa bölünerek yarıçap başına düşen yük ile, her bir kürenin yarıçapı ile çarpılarak son yükleri bulunur.

Kürelerin dokunma sonrası yük miktarları,

Yüklü iki cisim birbirine dokundurulduğunda yüklerinin işareti ile ilgili kşu üğç durum vardır.

1. Her ikisi de (+) yükle yüklenebilir

2. Her ikisi de (-) yükle yüklenebilirler

3. Her ikisi de nötr olabilir

Birisinin yükünün (+) diğerinin ki ise (-) olma ihtimali yoktur.

3. Etki ile Elektriklenme

Yüksüz K ve L cisimleri birbirine temas halinde iken (+) yüklü bir M çubuğu yaklaştırılıyor. M çubuğundaki (+) yükler K küresinden L küresine (–) yükleri çeker. K küresinin çubuğa uzak olan kısmı (+) yükle yüklenir.

Daha sonra küreler yalıtkan ayaklarından tutulup ayrılır ve M çubuğu uzaklaştırılırsa, K küresi (+), L küresi de (–) yükle yüklenmiş olur.

M çubuğu dokundurulmadan K ve L küreleri yüklenmiş olur. Böyle yüklemeye etki ile elektriklenme denir. Etki ile elektriklenmede K ve L nin yarıçapları ne olursa olsun yük miktarları eşittir. Ayrıca çekilen ya da itilen yükler mümkün olan en uzaktan çekilir ya da mümkün olan en uzağa itilir.

Şekildeki gibi (+) yüklü K cismi, nötr L cismine yaklaştırıldığında onu etki ile elektrikler. L nin K tarafında (–) yükler, diğer tarafında ise (+) yükler toplanır. K cismi L deki (–) yükleri çeker, (+) yükleri ise iter.

Fakat d1 < d2 olduğu için, Fç > Fi olur ve cisim K ye doğru çekilir. K tarafından çekilen nötr L cismi K ye dokunursa, L de (+) yükle yüklenir ve bu durumda da L küresi düşey konumun diğer tarafına doğru itilir.

Topraklama

Dünya çok büyük bir küre olduğu için kapasitesi çok büyüktür. Dolayısıyla toprakla temas halinde olan cisimler nötr haldedir.

(–) yüklü cisim iletken bir telletoprağa bağlanırsa cisimdeki fazla olan (–) yükler toprağa akar ve cisim nötr olur.

(+) yüklü cisim iletken bir telle toprağa bağlanırsa, cisimdeki (+) yükler hareket edemeyeceği için, topraktan cisme (–) gelir ve cisim nötr olur.

Nötr bir cisim etki ve topraklama yoluyla elektriklenebilir.

(–) yüklü K cismi nötr L cismine yaklaştırılırsa, L cisminin bir tarafı (+) diğer tarafı (–) yükle yüklenir.

L cismi iletken bir telle toprağa bağlanırsa (–) yükler mümkün olan en uzağa yani toprağa kadar itilir.

Daha sonra M cismi uzaklaştırılmadan toprak bağlantısı kesilirse, L deki (+) yükler kalır ve K cismi de uzaklaştırıldıktan sonra L cismi (+) yükle yüklenir.

ELEKTROSKOP

Bir cismin yüklü olup olmadığını, yüklü ise yükünün işaretini anlamaya yarayan alete elektroskop denir. Elektroskobun basitçe yapısı şekildeki gibidir. Metal bir topuz, metal bir tel, iletken çok hafif iki yaprak ve cam fanustan oluşmaktadır.

Elektroskop yüksüz iken, yapraklar kapalı ve yapraklar arasındaki açı sıfır derecedir. Elektroskop yüklendiğinde, her iki yaprakta aynı cins ve eşit yükle yüklenir ve birbirlerini iterek yapraklar açılır. Yapraklar arasındaki açı yük miktarı ile orantılıdır. Yük miktarı artarsa, açı artar, yük miktarı azalırsa, yapraklar arasındaki açı da azalır.

Buna göre, elektroskobun yüklü olup olmadığını, yaprakların açık olup olmadığından anlayabiliriz.

Nötr bir elektroskoba bir cisim dokundurulduğunda, yapraklar açılıyorsa dokundurulan cisim mutlaka yüklü demektir. Dokunmayla elektriklenme sonucu elektroskopta yüklenir ve yaprakları açılır. Fakat bu durumda yükün işareti anlaşılamaz.

Yükün işaretini anlayabilmek için, yükünün işareti bilinen bir elektroskoba yüklü cismi yaklaştırmamız gerekir. Şekildeki (–) yüklü elektroskoba K cismi yaklaştırıldığında yapraklar biraz açılıyor.

Yaprakların biraz açılmasının nedeni, yapraklardaki yük miktarının artmasıdır. Yani topuzdan yapraklara (–) yükler itilmiştir. Topuzdan yapraklara (–) yüklerin itilebilmesi için K cisminin yükünün işareti (–) olmalıdır.

Eğer K cismi yaklaştırıldığında elektroskobun yaprakları biraz kapanıyorsa, yapraklardaki yük miktarı azalıyor yani topuza yapraklardan yük çekiliyordur. Buna göre, K cisminin yükünün işareti (+) dır.

Yüklü bir cisim, yüklü bir elektroskoba yaklaştırıldığında yapraklar biraz açılıyorsa , cisim ile elektroskop aynı cins yükle yüklü, yapraklar biraz kapanıyorsa , cisim elektroskopla zıt yüklüdür.

Cisim yaklaştırılırken yapraklar biraz açılıyorsa, uzaklaştırılırken yapraklar biraz kapanıyordur.Yani yaklaşma uzaklaşma birinin tersi olur.

Nötr bir elektroskoba (–) yüklü bir K cismi yaklaştırıldığında elektroskop etki ile elektriklenir. Yapraklar (–) yükle yüklenirken, topuz ise (+) yükle yüklenir, (+) yüklü cisim yaklaştırılsa idi, yapraklar (+), topuz ise (–) yükle yüklenirdi.

Yüklü bir cismi yüklü bir elektroskoba dokundurduğumuzda, yaprakların hareketinin nasıl olacağını anlamak için yük miktarlarını ve yükün işaretini bilmek gerekir.

1°) qE = – 3q, qK = +q ise, birbirlerine dokundurulduğunda, toplam yük qT = – 3q + q = – 2q olur ve bu yükü aralarında paylaşırlar. Dolayısıyla elektroskobun yük miktarı azalır ve yapraklar biraz kapanır.

2°) qE = + q, qK = – q olsa idi
elektroskobun yük miktarı sıfır olur ve yapraklar tamamen kapanırdı.

3°) qE = – q, qK = +4q ise, toplam yük

qT = + 4q – q = + 3q olur. Elektkroskobun ilk yükü (–) işaretli iken dokundurduktan sonra (+) işaretli olur. Bu durumda elektroskobun yaprakları önce kapanır, sonra tekrar açılır.

Elektroskop ve dokundurulan cismin yükünün işareti aynı ise, elektroskobun yapraklarının hareketini bilebilmek için kapasitelerinin de bilinmesi gerekir.

Şekilde +q yüklü çubuk ve elektroskop birbirine dokundurulduğunda üç ihtimal vardır.

1°) Kapasiteleri eşit ise, yük geçişi olmaz ve elektroskobun yaprakları arasındaki açı değişmez.

2°) Elektroskobun kapasitesi büyük ise, toplam yükün (+2q) yarıdan fazlasını alır ve yapraklar biraz açılır.

3°) Çubuğun kapasitesi büyük ise, çubuk toplam yükün (+2q) yarıdan fazlasını alır ve elektroskobun yaprakları biraz kapanır.

Şekilde (–) yüklü bir cisim, (+) yüklüelektroskoba sürekli yaklaştırılıyor. Bu durumda elektroskobun topuzundaki (–) yüklerin (elektroskobun topuzu (+) yüklü olsa da (–) yüklerde vardır.) bir kısmı yapraklara itilir ve yapraklardaki (+) yük miktarı azalır. Dolayısıyla yapraklar biraz kapanır. Yaklaştırmaya devam edildiğinde ve yapraklardaki (+) yüke eşit miktar (–) yük itildiğinde, yapraklar tamamen kapanır.

Yine yaklaştırılmaya devam edilir ve yapraklardaki (+) yükten daha fazla (–) yük itilirse, yapraklar (–) yükle yüklenir ve tekrar açılır.

Yüksüz (nötr) bir elektroskoba (–) yüklü bir cisim yaklaştırıldığında etki ile elektriklenir ve yapraklar (–), topuz (+) yükle yüklenir.

Bu durumda iken, elektroskobun topuzu topraklanırsa, yapraklardaki (–) yükler toprağa akar ve yapraklar tamamen kapanır. Çünkü iletilen yükler mümkün olan en uzağa yani toprağa itilir.

Daha sonra toprak bağlantısı kesilir ve cisim uzaklaştırılırsa, elektroskop (+) yükle yüklenmiş olur.

Özel Durumlar

1. İçi boş iletken bir küre yüklendiğinde, yükler kürenin dış yüzeyinde toplanır. Çünkü yükler birbirini karşılıklı olarak mümkün olan en uzağa yani dış yüzeye doğru iterler. İç yüzey nötr dür.

2. Yine nötr bir kürenin iç yü-zeyine (–) yüklü X cismi dokundurduğumuzda, X küresi yükünün tamamını büyük küreye aktarır ve kendisi nötr hale gelir. Eğer (–) yüklü X küresi, büyük kürenin dışına dokundurulsaydı, toplam yükü aralarında yarıçapları oranında paylaşırlar idi.

3. (+) yüklü X küresi nötrkürenin içine değmeyecek şekilde salındırıldığında, etki ile elektriklenme olur. Kürenin iç yüzeyine (–) yükler çekilir. Dış yüzeyinde ise (+) yük fazlalığı oluşur.

4. Yüklü iletken cisimlerin sivri uçlarında daha fazla yük toplanır.

COULOMB KUVVETİ

Aralarında d kadar uzaklık bulunan yüklü iki cisim birbirlerini, yüklerin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılı olacak şekilde birbirlerine kuvvet uygularlar.

Yükler aynı işaretli ise birbirlerini iterler, zıt işaretli ise birbirlerini çekerler. Bu itme ve çekme kuvveti yüklerin değerleri ne olursa olsun, eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür.

F1 = –F2

Yüklü cisimlerin birbirine uyguladıkları kuvvete Coulomb kuvveti denir. Coulomb kuvveti,

bağıntısı ile hesaplanır. Burada,

F : Coulomb kuvveti

d : Yüklü cisimlerin kütle merkezleri arasındaki uzaklık

k : Coulomb sabiti. Bu sabit, ortamın cinsine ve kullanılan birim sistemine bağlı olarak değişen bir sabittir.

Boşluk ya da hava ortamında,

İkiden fazla yüklü cismin başka yüklü bir cisme uyguladığı toplam kuvvet bulunurken aşağıdaki aşamalar takip edilir.

1. Yüklerin işaretine göre herbir yüklü cismin uyguladığı kuvvet vektörleri gösterilir.

2. Coulomb bağıntısına göre, yüklerin büyüklüğüne ve aradaki uzaklığa bakılarak kuvvetlerin şiddetleri bulunur.

3. Kuvvet vektörleri arasındaki açılar bulunur.

4. Son olarakta bulunan bu kuvvet vektörlerinin vektörel toplamı yapılır.

Şekilde, –q1 ve +q2 yüklü cisimlerin –q3 yüklü cisme uyguladığı kuvvetler ve toplam kuvvet gösterilmiştir.

Şekilde ipek iplikle asılı q1 ve q2 yüklü cisimler birbirlerini iterek dengeye geliyorlar. Cisimlerin yüklerinin büyüklükleri ne olursa olsun birbirlerine uyguladıkları kuvvetlerin büyüklükleri eşittir.

Taralı üçgenlerden tana değerleri yazılırsa,

Buna göre, açılar arasındaki ilişki kütleler arasındaki ilişkiye bağlıdır.

  • a. m1 = m2 ise a1 = a2 dir.

  • b. m1 > m2 ise a1 < a2 dir.

  • c. m1 < m2 ise a1 > a2 dir.