Merkezcil Kuvvetle İlgili 4 Soru Örneği
1. Kütlesi 200 gram olan bir cisim, hafif bir ipe bağlanarak aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi yatay olarak sabit bir açısal hız olan 5 rad/sn ile döndürülüyor . İpin uzunluğu l = 60 cm ise, cisme etki eden merkezcil kuvvetin büyüklüğü nedir?
0,3 K
B. 0,6 K
C.3 N
D.6K
E. 30 N
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Cismin kütlesi (m) = 200 gram = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Açısal hız (ω) = 5 radyan/saniye
İpin uzunluğu = dairesel yolun yarıçapı (r) = 60 cm = 60/100 metre = 0,6 metre
Soru: Bir cisme etki eden merkezcil kuvvetin büyüklüğü nedir?
Cevap :
Merkezcil kuvvet, bir cismin merkezcil ivme yaşamasına neden olan bileşke kuvvettir. Merkezcil kuvvetin formülü şöyledir:
∑ F = ma s
∑ F = mv 2 /r = m ω 2 r
Açıklama: ∑ F = merkezcil kuvvet, m = cismin kütlesi, v = teğetsel hız, ω = açısal hız, r = dairesel yolun yarıçapı.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newton
Doğru cevap C şıkkıdır.
2. Bir öğrenci, ucuna bir ip bağlı bir taşı döndürüyor. Taş, yukarıda gösterildiği gibi yatay olarak döndürülüyor. Taşın dönüş hızı iki katına çıkarılırsa, merkezcil kuvvet ne olur?
A. Orijinalin 6 katı
B. 5 kez daha
C. 4 kez daha
D. 2 kez daha
E. Orijinalin 2 katı
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Taşın kütlesi = m
Taşın hızı = v
İpin uzunluğu = yarıçap = r
Soru: Hız iki katına çıkarılırsa, merkezcil kuvvet ne olur?
Cevap :
Hız iki katına çıkarılırsa, merkezcil kuvvet şu hale gelir:
Merkezcil kuvvet, orijinal kuvvetin 4 katına çıkar.
Doğru cevap C şıkkıdır.
3. Düz bir yoldaki bir viraj, bir otomobilin maksimum 10 m/ s hızla geçmesi için tasarlanmıştır . Lastikler ile yol arasındaki sürtünme katsayısı 0,5 ve yolun eğrilik yarıçapı R m'dir. O halde R'nin değeri kaçtır? (g = 10 m/ s² )
A. 7,5 metre
B. 8,0 metre
Yaklaşık 10 metre
D. 15 metre
E. 20 metre
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Hız (v) = 10 m/s
Lastik ile yol arasındaki sürtünme katsayısı (μs ) = 0,5
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ s²
Soru: Yolun eğrilik yarıçapı (R metre)
Cevap :
Bir araba dönüş yaparken etki eden tek yatay kuvvet, statik sürtünme kuvvetidir . Statik sürtünme kuvvetinin formülü şöyledir:
4. Araç, aşağıdaki resimde gösterildiği gibi M noktasında yolun virajında ilerliyor.
Tekerlekler ile yol arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,4'tür (yerçekimi ivmesi 10 m/s² ) . Aracın pistten çıkmasını önlemek için izin verilen maksimum hız…
A. √10 ms-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Statik sürtünme katsayısı (μs ) = 0,4
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ s²
Eğrilik yarıçapı (R) = 40 metre
Sorulan: maksimum hız (v)
Cevap :
Düzgün dairesel harekette Newton'un ikinci hareket yasası
Bilgi:
ΣF = merkezcil kuvvet = bileşke kuvvet = toplam kuvvet, m = cismin kütlesi, as = merkezcil ivme, v = doğrusal hız, R = eğrilik yarıçapı
Merkezcil kuvvet
Merkezcil kuvvet, dairesel bir yörüngenin merkezine doğru yönelen bileşke kuvvettir. Bir araba dairesel bir yörüngede hareket ettiğinde, merkeze doğru yönelen tek kuvvet statik sürtünmedir, dolayısıyla statik sürtünme bir merkezcil kuvvettir.
Statik sürtünme kuvveti formülü:
Bilgi:
μs = statik sürtünme katsayısı, w = cismin ağırlığı, m = cismin kütlesi, g = yerçekimi ivmesi.
Maksimum hızı (v) hesaplayın:
Doğru cevap C şıkkıdır.
Soru kaynağı:
Lise/Meslek Lisesi İçin Ulusal Fizik Sınavı Soruları
