11. Sınıf MEB Fizik Ders Kitabı Sayfa 163-164-165 Cevapları içerisinde elektriksel kuvvet konusunun ilk beş alıştırması yer almaktadır. Çözümlerde Coulomb Yasası, kuvvetlerin vektörel toplamı, denge ve Newton’ın II. Hareket Yasası birlikte kullanılmaktadır.
İçindekiler
- Sayfa 163 Cevapları (Yük, Uzaklık, Ortam ve Bileşke Kuvvet)
- Sayfa 164 Cevapları (Yüklü Balonlar)
- Sayfa 165 Cevapları (Atom Modeli ve Parçacıkların Hareketi)
11. Sınıf MEB Fizik Ders Kitabı Sayfa 163 Cevapları
1. Alıştırma: Coulomb Yasası’yla Karşılaştırma
Başlangıç kuvveti F = kq²/r² olarak alınır. Sorudaki her değişiklik bu ilk duruma göre ayrı değerlendirilmelidir.
Soru a: Yüklerden biri 2q olursa kuvvet kaç F olur? Kısa Cevap: 2F. Çözüm: Kuvvet yük çarpımıyla doğru orantılıdır. F′ = k · 2q · q / r² = 2F bulunur.
Soru b: İki cismin arasındaki uzaklık 2r yapılırsa kuvvet nasıl değişir? Kısa Cevap: F/4 olur. Çözüm: Yeni uzaklığın karesi 4r²’dir. F′ = kq²/(4r²) = F/4. Mesafenin iki katına çıkması kuvveti dörtte bire indirir.
Soru c: Yükler hava yerine su içinde olursa kuvvet kaç F olur? Kısa Cevap: F/80. Çözüm: Havanın Coulomb sabiti suyun yaklaşık 80 katı olduğundan sudaki sabit k/80’dir. Kuvvet k ile doğru orantılı olduğu için F_su = F/80 elde edilir.
Soru ç: Deneyin sonuçlarına göre elektriksel kuvvet hangi değişkenlere bağlıdır? Kısa Cevap: Yük miktarlarına, uzaklığa ve ortamın özelliğine bağlıdır. Açıklama: F = k · |q₁q₂| / r² bağıntısına göre yük çarpımı ve k arttığında kuvvet artar; uzaklık arttığında kuvvet azalır. Yüklerin işaretleri çekme veya itme durumunu belirler.
2. Alıştırma: Üç Yüklü Bilardo Topu
Topların oluşturduğu üçgen eşkenardır. Tüm yüklerin mutlak değeri q, aralarındaki mesafeler d olduğundan ikili kuvvetlerin her biri F büyüklüğündedir.
Soru a: X topunun üzerindeki bileşke elektriksel kuvvet kaç F’tir? Kısa Cevap: F büyüklüğündedir; şekle göre sol üst yöne, YZ’ye paralel doğrultudadır. Çözüm: Y’nin X’e uyguladığı kuvvet sola yönelir. Z’nin X’e uyguladığı çekim kuvveti ise X’ten Z’ye doğrudur. Aralarındaki açı 120° olduğundan R = √(F² + F² + 2F²cos120°) = F olur. Yön Açıklaması: Yatay bileşke −F/2, düşey bileşke √3F/2’dir. Bu nedenle bileşke sola yatay yönün 60° üzerindedir.
Soru b: Z topunun üzerindeki bileşke elektriksel kuvvet kaç F’tir? Kısa Cevap: √3F büyüklüğünde, XY’nin orta noktasına doğrudur. Çözüm: Z, X ve Y tarafından çekilir. Eşit iki kuvvet arasındaki açı 60°’dir. R = 2Fcos30° = √3F bulunur. Simetriden dolayı yatay kuvvet bileşenleri sıfırlanır.
11. Sınıf MEB Fizik Ders Kitabı Sayfa 164 Cevapları
3. Alıştırma: Balonlar ve Yün Kazak
Balonların her birinin yükü −q alınabilir. K’nin sürtüldüğü başlangıçta nötr kazak, yük korunumu gereği +q yük kazanır. İlk durumda iki düzenekteki uzaklık da d’dir.
Soru a: Başlangıçtaki F₁ ve F₂ kuvvetlerini karşılaştırınız. Kısa Cevap: Büyüklükleri eşittir: F₁ = F₂. Çözüm: İki düzende yük büyüklüklerinin çarpımı q², uzaklık d’dir. Her iki kuvvetin büyüklüğü kq²/d² olur. K ile kazak birbirini çekerken L ile M birbirini iter.
Soru b: K balonu bırakıldığı anda kazağa etki eden kuvvetin büyüklüğü ve yönü nasıldır? Kısa Cevap: Büyüklüğü F₁ = F₂, yönü sağa doğrudur. Açıklama: K, kazağı kendisine doğru çeker. Bu kuvvet, kazağın K’ye uyguladığı F₁’in etki-tepki eşidir. Şekilde F₁ ve L’ye etki eden F₂ sola yönelirken kazağa etki eden kuvvet sağa yönelir.
Soru c: Balonlar hangi yönlerde hareket etmeye başlar? Kısa Cevap: K sola, L sola, M sağa. Açıklama: K, pozitif yüklü kazağa yaklaşır. Negatif yüklü L ve M ise birbirini iterek uzaklaşır. İpler, balonların yay biçiminde hareket etmesini sağlar.
Soru ç: Dengeye doğru hareket sırasında elektriksel kuvvetler nasıl değişir? Kısa Cevap: F₁ büyür, F₂ küçülür. Açıklama: K’nin kazağa uzaklığı azalırken L–M uzaklığı artar. Yük miktarları korunuyorsa Coulomb Yasası’na göre ilk düzenekteki çekim artar, ikinci düzenekteki itme azalır. Cisimlerin birbirine dokunmadığı kabul edilir.
Soru d: Denge durumunda iplerin düşeyle yaptığı açıları karşılaştırınız. Kısa Cevap: Eşit kütleli balonlar varsayımıyla θK > θL = θM. Çözüm: Yatay elektriksel kuvvet etkisindeki dengede tanθ = Fₑ/(mg) yazılır. K’de elektriksel kuvvet artmış, L ve M’de azalmıştır. Ağırlıklar eşitse K’nin sapma açısı daha büyüktür. L ile M simetrik olduğundan açıları eşittir. Not: Metin balonların eşit kütleli olduğunu açıkça söylememektedir. Kütleler farklıysa yalnız yük eşitliğinden kesin açı sıralaması yapılamaz.
11. Sınıf MEB Fizik Ders Kitabı Sayfa 165 Cevapları
4. Alıştırma: Elektronun Hızı ve Dolanma Periyodu
Soru a: Hidrojen atomundaki elektronun hızını ve periyodunu bulunuz. Kısa Cevap: v = √(kq²/mr), T = 2π√(mr³/kq²). Çözüm: Çekirdeğin elektrona uyguladığı elektriksel kuvvet merkezcil kuvvettir: kq²/r² = mv²/r. Buradan v² = kq²/(mr) ve v = √(kq²/mr) elde edilir. Periyot Hesabı: T = 2πr/v eşitliğinde bulunan hız kullanılır. Sadeleştirme sonucunda T = 2π√(mr³/kq²) bulunur.
Soru b: Hidrojen atomuyla tek elektronlu lityum iyonundaki elektriksel kuvvetleri karşılaştırınız. Kısa Cevap: F_Li / F_H = 27. Çözüm: Hidrojende çekirdek yükü +q ve yarıçap r’dir: F_H = kq²/r². Lityumda çekirdek yükü +3q, yarıçap r/3’tür: F_Li = k · 3q²/(r/3)² = 27kq²/r². Dolayısıyla lityum iyonundaki çekim kuvveti 27 kat büyüktür.
5. Alıştırma: Proton ve Elektronun Hareketi
Soru a: Serbest bırakılan proton ve elektronun üzerindeki kuvvetler zamanla nasıl değişir? Kısa Cevap: Yaklaştıkları için kuvvet büyüklükleri artar; kuvvetler her an eşit büyüklüktedir. Açıklama: Zıt yüklü parçacıklar birbirine doğru hareket eder. Aralarındaki mesafenin küçülmesi kq²/d² değerini artırır. Protonun ağır olması, ona etki eden kuvvetin farklı büyüklükte olmasına neden olmaz.
Soru b: Çarpışma noktası hangi parçacığın başlangıç konumuna daha yakındır? Kısa Cevap: Protonun başlangıç konumuna daha yakındır. Çözüm: İvme a = F/m ile belirlenir. Proton yaklaşık 2000 kat ağır olduğundan elektronun ivmesi protonunkinin yaklaşık 2000 katıdır. Başlangıçta durgun bırakılan elektron, aynı sürede çok daha fazla yol alır. Ek Bilgi: Sistemin kütle merkezi değişmez. Verilen klasik modelde proton yaklaşık r/2001, elektron yaklaşık 2000r/2001 yol alarak buluşur.
KİTABIN TÜM CEVAPLARI
Diğer sayfalardaki konu ve alıştırma çözümlerini 11. Sınıf MEB Fizik Ders Kitabı Cevapları sayfasında inceleyebilirsiniz.