7. Sorunun Çözümü
Soru:
Bir ucu O noktasına sabitlenmiş l uzunluğundaki ipin ucuna m kütleli cisim bağlanıp K noktasıdan bırakılıyor. Cisim K noktasından L noktasına gelirken aşağıdakilerden hangileri doğrudur? (Sürtünme ve hava direnci önemsizdir.)
- Cismin açısal ivmesi azalır.
- Cismin açısal hızı artar.
- Cisme etki eden net tork artar.
- Cismin açısal momentumu değişmez.
Çözüm:
Bu problem, bir sarkaç hareketi gibi düşünülebilir. Cismin hareketi analiz edilecektir.
1. Açısal İvme (I Madde)
Cisim, K noktasından L noktasına doğru düşerken tork, ip gerilimi ve yerçekimi kuvveti etkileşimde bulunur. Açısal ivme, bu etkileşim sonucu oluşur. Cisim aşağı indikçe, cisim L noktasına yaklaştıkça net tork azaldığı için açısal ivme azalır. Bu nedenle, I madde doğrudur.
2. Açısal Hız (II Madde)
Cismin açısal hızı, K noktasından L noktasına doğru gidişinde artar. Çünkü potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür. Yani II madde doğrudur.
3. Net Tork (III Madde)
Net tork, uygulanan kuvvetlerin cismin ağırlık merkezi etrafında oluşturduğu etkidir. Cismin yatay bileşeni azalırken dikey bileşeni artınca L noktasına yaklaştığında net tork azalır. Dolayısıyla, III madde yanlıştır.
4. Açısal Momentum (IV Madde)
Açısal momentum, sürtünme veya dış tork olmadığı için korunur. Dolayısıyla, IV madde doğrudur.
Final Karar:
Doğru olan yargılar: I, II ve IV
Final Cevap:
E) II, III ve IV.