Soru 1
Örnek cevap / çözüm yolu
a) F-x (Kuvvet - Konum) Grafiği:
- 0 - t zaman aralığı (İlk konum 0 ile x_1 arası): Rokete sabit +F net kuvveti etki eder. Roket sabit a = \frac{F}{m} ivmesiyle hızlanır ve bu sürede x_1 = \frac{1}{2}at^2 yolunu alır. Grafikte 0 ile x_1 arasında kuvvet +F değerinde yatay bir çizgi oluşturur.
- t - 3t zaman aralığı (Konum x_1 ile 5x_1 arası): Motorlar kapatıldığı için net kuvvet sıfırdır (F = 0). Roket bu 2t süresinde v = at sabit hızıyla x_2 = v \cdot 2t = 4x_1 yol daha alır (toplam konum 5x_1 olur). Grafikte x_1 ile 5x_1 arasında kuvvet 0 hizasında (konum ekseni üzerinde) devam eder.
b) v-t (Hız - Zaman) Grafiği ve Hareket Yorumu:
- 0 - t aralığı: Roket ilk baştaki durgun halinden (v = 0) sabit +F net kuvvetinin kazandırdığı sabit ivmeyle hızlanır. t anında hızı v = a \cdot t değerine ulaşır. Grafikte orijinden (t, v) noktasına uzanan yükselen bir doğru çizilir.
- t - 3t aralığı: Motorlar kapatıldığında sürtünmesiz ortamda net kuvvet sıfır olur. Newton’ın eylemsizlik prensibi gereği roket t ile 3t süresi boyunca v sabit hızıyla hareketine devam eder. Grafik t ile 3t arasında v değerinde yatay kalır.
Kısa Çözüm-Kontrol Açıklaması:
Motorlar açıkken sabit net kuvvet sabit ivme ve dolayısıyla düzgün hızlanma sağlar (v-t grafiğinde eğim sabittir). Motorlar kapatıldığında net kuvvet sıfır olduğu için ivme sıfırdır ve roket eylemsizlik nedeniyle sabit hızlı hareket yapar (v-t grafiğinde eğim sıfırdır, F-x grafiğinde kuvvet sıfırdır).
Soru 2
Örnek cevap / çözüm yolu
1. Grafik İçin Hikâye (0-2x aralığı):
Bir oyuncak arabaya 0 ile x konumları arasında hareket yönünde F büyüklüğünde sabit bir itme kuvveti uygulanarak pozitif iş yapılır (W_1 = +F \cdot x). Araba x konumuna geldiğinde, harekete zıt yönde F büyüklüğünde sabit bir frenleme kuvveti uygulanmaya başlanır ve 2x konumuna kadar negatif iş yapılır (W_2 = -F \cdot x). Yapılan net iş sıfır olduğu için cismin 2x konumundaki kinetik enerjisi başlangıçtaki değerine döner.
2. Grafik İçin Hikâye (0-4x aralığı):
Durgun bir alışveriş arabasına uygulanan itme kuvveti 0-x aralığında 0’dan +F’ye kadar düzgün olarak artırılır. x-2x aralığında kuvvet +F değerinde sabit tutulur. 2x-3x aralığında itme kuvveti azalarak 3x’te sıfırlanır. 3x-4x aralığında ise harekete zıt yönde bir çekme kuvveti uygulanıp -F değerine ulaştırılır. Grafiğin altında kalan alanların toplamı arabaya aktarılan net işi verir.
3. Grafik İçin Hikâye (0-3x aralığı):
Hareket etmekte olan bir kızağa 0-x aralığında gidiş yönüne zıt yönde giderek artan bir fren kuvveti uygulanır (kuvvet -F olur). x-2x aralığında bu fren kuvveti kademeli olarak azaltılarak 2x konumunda sıfıra düşürülür. 2x-3x aralığında ise kızak yönünde bir itme kuvveti uygulanmaya başlanır ve +F değerine çıkarılır. İlk iki aralıkta negatif iş, son aralıkta pozitif iş yapılmıştır.
Kısa Çözüm-Kontrol Açıklaması:
Kuvvet-konum (F-x) grafiklerinde alan yapılan işi verir. Konum ekseninin üstünde kalan alanlar pozitif işi (enerji artışını), altında kalan alanlar ise negatif işi (enerji kaybını) temsil eder.
Kitapta kolayca gezin
← Önceki sayfa: 122 · 
Fizik Ders Kitabı cevapları · Sonraki sayfa: 124 →