Düzgün çembersel hareket nedir? Özellikleri ve örnekleri
Düzgün Çembersel Hareket Nedir?
Soru: Düzgün çembersel hareket nedir?
Kısa Cevap: Bir cismin sabit bir merkez çevresinde, çember biçimindeki yörüngede sabit süratle hareket etmesine düzgün çembersel hareket denir.
Detaylı Cevap: Bu harekette cismin merkeze uzaklığı ve sürati sabittir. Ancak hız vektörünün yönü sürekli değişir. Bu nedenle cisim ivmelidir. Hız yörüngeye teğet, merkezcil ivme ve net kuvvet ise merkeze doğrudur.
Düzgün Çembersel Hareketin Özellikleri Nelerdir?
Yörünge: Çember biçimindedir ve yarıçap sabittir.
Sürat: Hareket boyunca değişmez. Cisim eşit zamanlarda eşit uzunlukta yaylar alır.
Hız: Büyüklüğü sabit olsa da yönü sürekli değişir. Her noktada yörüngeye teğettir.
İvme: Sıfır değildir. Merkeze yönelir ve hız vektörüne diktir.
Net kuvvet: Merkezcil ivmeyi oluşturacak şekilde merkeze doğrudur.
Sürat Sabitken Neden İvme Vardır?
İvme, hız vektörünün zamana göre değişimidir. Hızın yalnızca büyüklüğünün değil, yönünün değişmesi de ivme oluşturur. Bu nedenle düzgün çembersel hareket, sabit hızlı doğrusal hareketten farklıdır.
Sabit süratle dönen bir dönme dolap kabini bu duruma örnektir. Kabin, çember üzerindeki farklı noktalarda farklı yönlere hareket eder. Konuyla ilgili yörünge, yarıçap ve hız vektörü etkinlikleri bu ilişkiyi açıklar.
Düzgün Çembersel Hareket Formülleri
Yarıçap r, sürat v, periyot T ve cismin kütlesi m olmak üzere:
Çizgisel sürat: v = 2πr / T
Merkezcil ivme: am = v2 / r
Merkezcil net kuvvet: Fm = m · v2 / r
Periyot, bir tam turun tamamlanma süresidir. Formüllerde uzunluk metre, zaman saniye, kütle kilogram alınırsa kuvvet newton olarak bulunur.
Merkezcil Kuvvet Ayrı Bir Kuvvet midir?
Merkezcil kuvvet, mevcut kuvvetlere eklenen ayrı bir kuvvet değildir. Düzgün çembersel harekette merkeze yönelen net kuvvete verilen addır. Bu etkiyi duruma göre sürtünme, gerilme, kütle çekimi veya kuvvetlerin bileşkesi sağlayabilir.
Örneğin yatay ve düz bir virajı kaymadan dönen araçta merkezcil etkiyi lastiklerle yol arasındaki statik sürtünme sağlayabilir. Bu nedenle sürtünme kuvvetinin günlük yaşamdaki uygulamaları çembersel hareketle de ilişkilidir.
Örnek Soru ve Çözümü
Soru: 2 kg kütleli bir cisim, yarıçapı 2 m olan çember üzerinde 4 m/s sabit süratle hareket ediyor. Merkezcil ivmesi ve net kuvvetin büyüklüğü kaçtır?
Kısa Cevap: Merkezcil ivme 8 m/s2, net kuvvet 16 N olur. İkisi de merkeze yöneliktir.
Çözüm: am = v2 / r = 42 / 2 = 8 m/s2 bulunur. Net kuvvet Fm = m · am = 2 × 8 = 16 N olarak hesaplanır.
Düzgün çembersel hareketle ilgili etkinlik cevapları
Sürtünme kuvvetini artıran ve azaltan uygulamalar
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
Düzgün çembersel harekette hız sabit midir?
Hızın büyüklüğü yani sürat sabittir. Ancak yönü değiştiğinden hız vektörü sabit değildir.
Hız ile merkezcil ivme arasındaki açı kaç derecedir?
Hız yörüngeye teğet, merkezcil ivme merkeze doğru olduğundan aralarındaki açı 90° olur.
Bir tam tur sonunda yer değiştirme kaçtır?
Cisim başlangıç noktasına döndüğü için yer değiştirmesi sıfırdır. Buna karşılık aldığı yol çemberin çevresi olan 2πr’dir.
Diğer etkinliklerin ve alıştırmaların çözümlerine 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları sayfasından ulaşabilirsiniz.
Yorumların her türlü cezai ve hukuki sorumluluğu yazan kişiye aittir. Eğitim Sistem yapılan yorumlardan sorumlu değildir.