12. Sınıf Fizik Çembersel Hareket Testi 1
- Çembersel Hareket
- 20 soru
- 25 dakika
Periyot ve frekans, çizgisel ve açısal hız, merkezcil ivme ve kuvvet, kasnak sistemleri, virajlar ve düşey düzlemde dönmeden 20 soru. Her soruda önce merkezcil kuvveti hangi gerçek kuvvetin sağladığını bulmak, doğru denklemi kurmanın en kısa yoludur.
Cevabını işaretlemek için şıkka dokun. Fikrini değiştirebilir, aynı şıkka tekrar dokunarak soruyu boş bırakabilirsin. Testi bitirdiğinde doğru cevaplar ve çözümler görünür.Şıkka dokunarak cevapla; aynı şıkka yeniden dokunursan soru boş kalır.
Sonucun
- 0 doğru
- 0 yanlış
- 0 boş
- 0 net
-
Soru 1
Düzgün çembersel hareket yapan bir cisim 12 saniyede 48 tur atmaktadır.
Bu cismin periyodu kaç saniyedir?
Doğru cevap: B
Periyot, bir tur için geçen süredir: T = 12 / 48 = 0,25 s.
4 değeri frekanstır (48 / 12 = 4 Hz); periyot frekansın tersidir, T = 1 / f.
-
Soru 2
Frekansı 5 Hz olan düzgün çembersel hareketli bir cismin açısal hızı kaç rad/s'dir? (π = 3 alınız.)
Doğru cevap: D
Açısal hız ω = 2πf = 2 · 3 · 5 = 30 rad/s olur.
15 bulunuyorsa 2 çarpanı unutulmuştur; bir tam tur 2π radyandır.
-
Soru 3
Yarıçapı 2 m olan çembersel yörüngede dolanan bir cismin periyodu 4 saniyedir.
Bu cismin çizgisel hızının büyüklüğü kaç m/s'dir? (π = 3 alınız.)
Doğru cevap: A
Bir turda alınan yol çevre kadardır: 2πr = 2 · 3 · 2 = 12 m. Bu yol 4 saniyede alındığından v = 12 / 4 = 3 m/s olur.
-
Soru 4
Yarıçapı 3 m olan çembersel yolda 6 m/s sabit süratle dolanan bir cismin merkezcil ivmesinin büyüklüğü kaç m/s² dir?
Doğru cevap: E
Merkezcil ivme a = v² / r = 36 / 3 = 12 m/s² olur.
2 sonucu v / r işlemiyle, 36 ise yarıçapa bölmeyi unutarak elde edilir.
-
Soru 5
Kütlesi 2 kg olan bir cisim, yatay düzlemde 0,5 m yarıçaplı çember üzerinde 4 rad/s açısal hızla düzgün çembersel hareket yapmaktadır.
Cisme etki eden merkezcil kuvvetin büyüklüğü kaç N'dur?
Doğru cevap: C
F = m · ω² · r = 2 · 16 · 0,5 = 16 N olur.
ω'nın karesi alınmazsa 4 N bulunur; bu sık yapılan bir hatadır.
-
Soru 6
Düzgün çembersel hareket yapan bir cisim için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
Doğru cevap: C
Düzgün çembersel harekette sürat sabittir ama hız vektörünün yönü her an değişir. Bu yön değişimi, merkeze doğru yönelen merkezcil ivmeden kaynaklanır.
Merkezcil ivme ve net kuvvet hıza dik, merkeze doğrudur; ivme sıfır değildir.
-
Soru 7
Sürtünmesiz yatay bir masa üzerinde, ucu bir çiviye bağlı iple döndürülen küçük bir cismin ipi aniden kopuyor.
Kopma anından sonra cisim hangi doğrultuda hareket eder?
Doğru cevap: A
İp koptuğunda merkezcil kuvvet ortadan kalkar; cisme net kuvvet etki etmez. Eylemsizlik nedeniyle cisim, o anki hız vektörü yönünde, yani çembere teğet olarak düz bir çizgide ilerler.
"Dışarı fırlar" sezgisi yanlıştır; merkezkaç diye ayrı bir kuvvet cismi yarıçap boyunca itmez.
-
Soru 8
Şekildeki disk, O merkezi etrafında sabit açısal hızla dönmektedir. K noktası merkezden r, L noktası 3r uzaklıktadır.
Buna göre aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
Doğru cevap: E
Aynı diskin bütün noktaları aynı sürede bir tur atar; açısal hızları ve periyotları eşittir. a = ω²r olduğundan ivme yarıçapla doğru orantılıdır: aL / aK = 3r / r = 3.
9 kat sonucu a = v² / r bağıntısında hızın da değiştiği unutulup yarıçapın karesi alınarak bulunur.
-
Soru 9
Şekildeki X ve Y kasnakları kaymayan bir kayışla birbirine bağlıdır. X'in yarıçapı r, Y'nin yarıçapı 3r'dir.
Y kasnağının frekansı 2 Hz ise X kasnağının frekansı kaç Hz'dir?
Doğru cevap: B
Kayış kaymadığından iki kasnağın çevresindeki noktaların çizgisel hızları eşittir: 2πrXfX = 2πrYfY.
r · fX = 3r · 2 eşitliğinden fX = 6 Hz bulunur. Küçük kasnak daha hızlı döner.
-
Soru 10
Yatay ve düz bir virajın yarıçapı 100 m, araç lastikleri ile yol arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,4'tür.
Bir aracın bu virajı savrulmadan alabileceği en büyük hız kaç m/s'dir? (g = 10 m/s²)
Doğru cevap: D
Düz virajda merkezcil kuvveti statik sürtünme sağlar: m · v² / r ≤ k · m · g. Buradan vmax = √(k · g · r) = √(0,4 · 10 · 100) = √400 = 20 m/s olur.
-
Soru 11
Yatay ve düz bir virajı belirli bir en büyük hızla savrulmadan alabilen bir otomobil yerine, aynı lastiklere sahip ve kütlesi bunun iki katı olan bir kamyonet aynı virajdan geçecektir.
Kamyonetin savrulmadan alabileceği en büyük hız, otomobilinkine göre nasıl değişir?
Doğru cevap: E
vmax = √(k · g · r) bağıntısında kütle yoktur. Kütle artınca gereken merkezcil kuvvet de, sürtünme kuvvetinin üst sınırı da aynı oranda artar; en büyük hız değişmez.
-
Soru 12
Sürtünmesiz kabul edilen, yatayla 45° eğimli yapılmış bir virajın yarıçapı 40 m'dir.
Bir aracın bu virajı yalnızca yolun eğiminden yararlanarak, kaymadan alabileceği hız kaç m/s'dir? (g = 10 m/s², tan 45° = 1)
Doğru cevap: B
Sürtünmesiz eğimli virajda tan θ = v² / (r · g) bağıntısı geçerlidir. 1 = v² / 400 olduğundan v = 20 m/s bulunur.
-
Soru 13
Kütlesi 0,5 kg olan bir cisim, 1 m uzunluğundaki iple düşey düzlemde çembersel yörüngede döndürülmektedir. Cisim yörüngenin en üst noktasından 4 m/s hızla geçmektedir.
Bu anda ipteki gerilme kuvveti kaç N'dur? (g = 10 m/s²)
Doğru cevap: D
En üst noktada ip gerilmesi ve ağırlık birlikte merkeze doğrudur: T + mg = m · v² / r.
T = 0,5 · 16 / 1 − 0,5 · 10 = 8 − 5 = 3 N. 13 N sonucu en alt noktaya ait formülle bulunur.
-
Soru 14
Bir cisim, 2,5 m uzunluğundaki iple düşey düzlemde döndürülmektedir.
İpin gergin kalarak cismin çemberin en üst noktasından geçebilmesi için bu noktadaki hızı en az kaç m/s olmalıdır? (g = 10 m/s²)
Doğru cevap: A
Sınır durumda en üst noktada ip gerilmesi sıfırdır ve merkezcil kuvveti yalnız ağırlık sağlar: mg = m · v² / r.
v = √(g · r) = √25 = 5 m/s. 25 sonucu karekök alınmadan bulunur.
-
Soru 15
Kütlesi 1000 kg olan bir araç, tepe noktasındaki eğrilik yarıçapı 40 m olan bir tümseğin üzerinden 10 m/s hızla geçmektedir.
Aracın tümseğin tepe noktasındayken yola uyguladığı tepki kuvvetinin büyüklüğü kaç N'dur? (g = 10 m/s²)
Doğru cevap: C
Tepe noktasında merkez aşağıdadır: mg − N = m · v² / r.
N = 10 000 − 1000 · 100 / 40 = 10 000 − 2500 = 7500 N. Araç tepede kendini biraz "hafiflemiş" hisseder; 12 500 N çukur yol için geçerli olurdu.
-
Soru 16
Kütlesi 800 kg olan bir araç, en alt noktasındaki eğrilik yarıçapı 50 m olan çukur bir yoldan 20 m/s hızla geçmektedir.
Aracın çukurun en alt noktasında yoldan aldığı tepki kuvveti kaç N'dur? (g = 10 m/s²)
Doğru cevap: A
Çukurun en alt noktasında merkez yukarıdadır: N − mg = m · v² / r.
N = 8000 + 800 · 400 / 50 = 8000 + 6400 = 14 400 N.
-
Soru 17
r yarıçaplı çembersel yörüngede v süratiyle dolanan bir cismin merkezcil ivmesi a'dır.
Cisim 2r yarıçaplı yörüngede 2v süratiyle dolanırsa merkezcil ivmesi kaç a olur?
Doğru cevap: D
a = v² / r olduğundan yeni ivme (2v)² / (2r) = 4v² / 2r = 2 · v² / r = 2a olur.
-
Soru 18
Aşağıdaki tabloda yatay düzlemde düzgün çembersel hareket yapan K, L ve M cisimlerinin kütleleri, yörünge yarıçapları ve periyotları verilmiştir.
Cisim Kütle Yarıçap Periyot K m r T L m/2 4r 2T M 3m/2 4r 2T Cisimlere etki eden merkezcil kuvvetlerin büyüklükleri FK, FL ve FM arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisidir?
Doğru cevap: E
F = m · 4π² · r / T² bağıntısında 4π² ortaktır; yalnız m · r / T² oranını karşılaştırmak yeterlidir.
K: m · r / T² = 1 birim, L: (1/2) · 4 / 4 = 0,5 birim, M: (3/2) · 4 / 4 = 1,5 birim. Buna göre FM > FK > FL.
-
Soru 19
Dakikada 120 devir yapan bir vantilatör pervanesinin açısal hızı kaç rad/s'dir? (π = 3 alınız.)
Doğru cevap: C
Dakikada 120 devir, saniyede 2 devir demektir; f = 2 Hz. ω = 2πf = 2 · 3 · 2 = 12 rad/s.
720 sonucu dakika saniyeye çevrilmeden hesaplanınca bulunur.
-
Soru 20
Aşağıdaki durumların hangisinde merkezcil kuvveti sağlayan kuvvet yanlış eşleştirilmiştir?
Doğru cevap: B
Merkezcil kuvvet ayrı bir kuvvet türü değildir; merkeze yönelen gerçek kuvvetlerin bileşkesidir. Sürtünmesiz eğimli virajda bu görevi yolun dik tepki kuvvetinin yatay bileşeni üstlenir.
Motor kuvveti aracın hareket yönündedir, merkeze doğru değildir.
Boş bıraktığın sorular yanlış sayılmaz.
Fizik