- Düşey eksen etrafında sabit açısal hızla dönen tabla üzerindeki cisimlere etki eden serbest cisim diyagramı aşağıdakilerden hangisinde yanlış gösterilmiştir? (k: Sürtünme katsayısı)
(F_{m}: Merkezcil kuvvet, G: Ağırlık, N: Tepki kuvveti)
A) C) omega
f_{s}
k \neq 0
B) C) omega
k = 0
C) C) omega
T_{ip}
D) C) omega
E) C) omega
0000000000 - Düşey eksen etrafında dönen bir kalasın üstündeki, iple bağlanan 1 m uzunluğundaki cisim 40 N dir.
Buna göre ipte gerilme bilmesi için ipin uzunluğu kaç m olmalıdır?
(g = 10 \, m/s^2)
A) 22,5 B) 30
4. Sorunun Çözümü: Dairesel Harekette Serbest Cisim Diyagramı
Dairesel hareket yapan bir cisme etki eden net kuvvet merkezcil kuvvet (F_m) olarak adlandırılır. Ancak serbest cisim diyagramında (SCD) merkezcil kuvvet adında bağımsız bir kuvvet çizilmez. Merkezcil kuvveti oluşturan gerçek fiziksel etkileşimler (ip gerilmesi T, sürtünme kuvveti f_s, yay kuvveti F_{\text{yay}} vb.) gösterilmelidir.
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — A Seçeneğinin Analizi
Sürtünmeli bir ortamda (k \neq 0) ipe veya yaya bağlı olmayan cismin dairesel yörüngede kaymadan dönebilmesi için gerekli merkezcil kuvveti merkeze doğru yönelen statik sürtünme kuvveti (f_s) sağlar. Düşeyde ise ağırlık (G) ve yüzeyin tepki kuvveti (N) birbirini dengeler. Diyagram doğrudur.
Adım 2 — B Seçeneğinin Analizi
Sürtünmesiz ortamda (k = 0) dönen cisme bir yay bağlanmıştır. Bu durumda cismi dairesel yörüngede tutan fiziksel kuvvet yay kuvveti (F_{\text{yay}}) dir. Diyagramda yay kuvveti yerine doğrudan hayali/sonuç kuvvet olan merkezcil kuvvet (F_m) bir kuvvet olarak çizilmiştir. Serbest cisim diyagramında F_m gösterilemez. Bu nedenle diyagram yanlıştır.
Adım 3 — C Seçeneğinin Analizi
Sürtünmeli ortamda (k \neq 0) hem ip hem de sürtünme kuvveti merkeze doğru yönelmiştir. Merkezcil kuvvet F_m = T_{\text{ip}} + f_s bileşkesi ile sağlanır ve diyagramda her iki gerçek kuvvet de yönleriyle doğru gösterilmiştir.
Adım 4 — D Seçeneğinin Analizi
Sürtünmesiz ortamda (k = 0) cismi merkeze doğru çeken tek yatay kuvvet ip gerilmesidir (T_{\text{ip}}). Düşeyde N ve G kuvvetleri dengededir. Diyagram doğrudur.
Adım 5 — E Seçeneğinin Analizi
Sürtünmesiz ortamda (k = 0) gerilen yayın uyguladığı yay kuvveti (F_{\text{yay}}) merkeze doğru gösterilmiştir. Düşey kuvvetler N ve G dengededir. Diyagram doğrudur.
Adım 6 — Seçenek Karşılaştırması
A. f_s, N, G kuvvetleri eksiksiz ve doğru gösterilmiştir.
B. Serbest cisim diyagramında F_m (merkezcil kuvvet) bağımsız bir kuvvet olarak gösterilemez; yay kuvveti (F_{\text{yay}}) yazılmalıydı.
C. T_{\text{ip}}, f_s, N, G kuvvetleri doğru gösterilmiştir.
D. T_{\text{ip}}, N, G kuvvetleri doğru gösterilmiştir.
E. F_{\text{yay}}, N, G kuvvetleri doğru gösterilmiştir.
Adım 7 — Son Doğrulama
ÖSYM ve MEB fizik müfredatına göre serbest cisim diyagramında yalnızca cisim üzerine etki eden gerçek temas veya alan kuvvetleri (N, G, T_{\text{ip}}, f_s, F_{\text{yay}}) çizilir. Merkezcil kuvvet (F_m) bu kuvvetlerin vektörel bileşkesi (net kuvvet) olduğundan diyagramda ayrı bir kuvvet vektörü olarak yer alamaz.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: B
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Sağ taraftaki 6. sorunun tam metnini ve seçeneklerini de net bir şekilde paylaşmamı ister misin, onun da detaylı çözümünü yapalım mı?