Çarpışma ile İlgili 8 Soru Örneği
Tamamen elastik çarpışma
1. A (3 kg) ve B (5 kg) olmak üzere iki cisim aynı yönde sırasıyla 8 m /s ve 4 m/ s hızlarla hareket etmektedir . Eğer A cismi B cismine tam esneklikle çarparsa, çarpışmadan sonra her cismin hızı ne olur?
A. 3 ms –1 ve 7 ms –1
B. 6 ms –1 ve 10 ms –1
C. 4,25 ms –1 ve 10 ms –1
D. 5,5 ms –1 ve 5,5 ms –1
E. 8 ms –1 ve 4 ms –1
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
A nesnesinin kütlesi (m 1 ) = 3 kg
B nesnesinin kütlesi (m² ) = 5 kg
A nesnesinin hızı (v 1 ) = 8 ms –1
B nesnesinin hızı (v 2 ) = 4 ms –1
Tamamen elastik çarpışma
Sorulan: v 1 ' ve v 2 '
Cevap :
Çarpışan cisimlerin kütleleri farklıysa ve çarpışmadan sonraki hızları bilinmiyorsa, çarpışmadan sonraki hız aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanır:
Eğer her iki cisim de aynı yönde hareket ediyorsa, hızları pozitiftir. Eğer her iki cisim de zıt yönlerde hareket ediyorsa, bir cismin hızı pozitif, diğer cismin hızı negatiftir.
Çarpışmadan sonra A cisminin hızı (v 1 ') 3 m/s ve B cisminin hızı (v 2 ') 7 m/s'dir.
Doğru cevap A şıkkıdır.
2. P momentumuna sahip bir top duvara çarpar ve seker. Çarpışma tamamen esnektir ve yönü diktir. Topun momentumundaki değişim...
A. sıfır
B. s/4
C. s/4
D.P.
E. 2P
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Topun kütlesi = m
Çarpışmadan önceki topun hızı = v
Çarpmanın ardından topun hızı = -v (top sola doğru sekiyor)
Çarpışmadan önce topun momentumu (p o ) = mv
Çarpışmadan sonra topun momentumu (p t ) = m (-v) = – mv
Soru: Topun momentumundaki değişim ne kadar büyük?
Cevap :
İvmedeki değişim:
Δp = p t – p o
Δp = – mv – mv
Δp = – 2 mv
Δp = -2p
Topun momentumundaki değişimin büyüklüğü 2p'dir. Negatif işaret yönü gösterir.
Doğru cevap E şıkkıdır.
3. Aynı kütleye sahip A ve B olmak üzere iki cisim birbirlerinin yanından geçiyor. A doğuya, B ise batıya doğru sırasıyla V ve 2V hızlarıyla hareket ediyor. Eğer cisimler tam esnek bir çarpışma yaşıyorsa, çarpışmadan hemen sonra...
A. V A = Batıya doğru V, V B = Doğuya doğru V
B. V A = 2V batıya, V B = 2V doğuya
C. V A = 2V batıya, V B = V doğuya
D. V A = V batıya doğru, V B = 2V doğuya doğru
E. V A = 2V doğuya, V B = V batıya
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
İki cismin de kütlesi aynıdır.
A, V hızıyla doğuya doğru hareket ediyor.
B batıya doğru 2V hızla hareket ediyor.
Soru: Çarpışmadan sonra A ve B'nin hızı
Cevap :
İki cismin kütleleri aynıysa ve çarpışma tamamen esnek ise, çarpışmadan sonra iki cisim hızlarını değiştirir.
Çarpışmanın ardından A batıya doğru 2V hızla, B ise doğuya doğru V hızla hareket eder.
Doğru cevap C şıkkıdır.
Kısmen Elastik Çarpışma
4. Aynı kütleye sahip iki cisim, resimde gösterildiği gibi birbirlerine doğru düz bir çizgide hareket ediyor!
Eğer v 2 ', 5 ms –1 hızla sağa doğru çarpışmadan sonra nesnenin (2) hızı ise , çarpışmadan sonra v 1 ' (1) hızının büyüklüğü nedir?
A. 7 ms −1
B. 9 ms −1
C. 13 ms −1
D. 15 ms −1
E. 17 ms −1
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
İki cismin kütlesi aynıdır = m
Çarpışmadan önce 1 numaralı cismin hızı (v 1 ) = 8 m/s
Çarpışmadan önce 2 numaralı cismin hızı (v₂ ) = 10 m/s
Çarpışmadan sonra 2 numaralı cismin hızı (v 2 ') = 5 m/s
Soru: Çarpışmadan sonra 1 numaralı cismin hızı (v 1 ')
Cevap :
Bu, kusurlu bir elastik çarpışmadır. v 1 ' momentumun korunumu yasası kullanılarak hesaplanır:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
m (v 1 + v 2 ) = m (v 1 ' + v 2 ')
v 1 + v 2 = v 1 ' + v 2 '
8 + 10 = v 1 ' + 5
18 = v 1 ' + 5
v 1 ' = 18-5
v 1 ' = 13 m/s
Doğru cevap C şıkkıdır.
Esnek Olmayan Çarpışma
5. Saniyede 100 m hızla hareket eden 10 gramlık bir mermi, duran bir tahta bloğa çarparak içine saplanıyor. Tahta bloğun kütlesi 490 gram ise, çarpışmadan hemen sonra tahta bloğun ve merminin hızı nedir?
A. 1,0 ms -1
B. 2,0 ms -1
C. 2,5 ms -1
D. 4,0 ms -1
E. 5,0 ms -1
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Merminin kütlesi (m 1 ) = 10 gram
Mermi hızı (v 1 ) = 100 ms -1
Blokun kütlesi (m² ) = 490 gram
Blok hızı (v₂ ) = 0 m/s (blok hareketsiz halde)
Soru: Çarpışmanın hemen ardından tahta bloğun ve merminin hızı nedir?
Cevap :
Mermi, sabit bir tahta bloğa çarparak içine saplanır; bu nedenle bu, esnek olmayan bir çarpışmadır. Esnek olmayan çarpışmanın formülü şöyledir:
Çarpışmadan önceki momentum = çarpışmadan sonraki momentum
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(10)(100) + (490)(0) = (10 + 490) v'
1000 + 0 = 500 v'
1000 = 500 v'
v' = 1000 / 500
v' = 2 m/s = 2 ms -1
Doğru cevap B şıkkıdır.
6. Saniyede 10 m hızla hareket eden bir kamyona, saniyede 20 m hızla hareket eden bir araba çarpıyor . Çarpışmadan sonra iki araba birbirine çarpıyor. Kamyonun kütlesi 1400 kg ve arabanın kütlesi 600 kg ise, çarpışmadan sonra iki aracın hızı nedir?
A. 6 ms –1
B. 9 ms –1
C. 11 ms –1
D. 13 ms –1
E. 17 ms –1
Pembahasan
Çarpışmanın ardından iki araç birbirine yapıştı ve esnek olmayan bir çarpışma meydana geldi.
Şunlar bilinmektedir:
Kamyon hızı (v 1 ) = 10 m/s
Araç hızı (v 2 ) = 20 m/s
Kamyon kütlesi (m 1 ) = 1400 kg
Aracın kütlesi (m² ) = 600 kg
Soru: Çarpışmadan sonra her iki aracın hızı (v)
Cevap :
Esnek olmayan çarpışma formülü:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(1400)(10) + (600)(20) = (1400 + 600) v
26000 = 2000 v
v = 13 m/s
Doğru cevap D şıkkıdır.
7. Yatay olarak 10 m/s hızla hareket eden 20 gramlık bir mermi , yerde hareketsiz duran 60 gramlık bir bloğa çarpar. Mermi bloğun içinde sıkışıp kalırsa, bloğun mevcut hızı nedir?
A. 1,0 ms -1
B. 1,5 ms -1
C. 2,0 ms -1
D. 2,5 ms -1
E. 3,0 ms -1
Pembahasan
Şu bilinmektedir :
Merminin kütlesi (m P ) = 20 gram = 0,02 kg
Blok kütlesi (m B ) = 60 gram = 0,06 kg
Merminin ilk hızı (v P ) = 10 m/s
Bloğun ilk hızı (v B ) = 0
Soru : Çarpışmadan sonra merminin ve bloğun hızı (v')
Cevap :
Çarpışma sonrasında iki cismin birbirine yapışması durumunda momentumun korunumu yasasının formülü şöyledir :
m P v P + m B v B = (m P + m B ) v'
(0,02)(10) + (0,06)(0) = (0,02 + 0,06) v'
0,2 + 0 = 0,08 v'
0,2 = 0,08 v'
v' = 0,2 / 0,08
v' = 2,5 m/s
Doğru cevap D şıkkıdır.
8. Her biri 1,5 kg ağırlığında olan A ve B olmak üzere iki araba, şekilde gösterildiği gibi sırasıyla v A = 4 ms⁻¹ ve v B = 5 ms⁻¹ hızlarıyla birbirlerine doğru hareket etmektedir . Eğer iki araba esnek olmayan bir şekilde çarpışırsa, çarpışmadan sonra iki arabanın hızı ne olur?
A. 4,5 ms-1 Sağa
B. 4,5 ms -1 sola
C. 1,0 ms -1 sola
D. 0,5 ms -1 sola
E. 0,5 ms -1 sağa
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
A arabasının kütlesi (m A ) = 1,5 kg
B arabasının kütlesi (m B ) = 1,5 kg
Çarpışmadan önce A arabasının hızı (v A ) = 4 m/s (sağa doğru pozitif)
Çarpışmadan önce B arabasının hızı (v B ) = -5 m/s (sola doğru negatif)
Soru: Çarpışma esnek olmayan bir çarpışma ise, çarpışmadan sonra iki arabanın hızını belirleyin.
Cevap :
Momentumun korunumu yasası:
m A v A + m B v B = (m A + m B ) v'
(1,5)(4) + (1,5)(-5) = (1,5 + 1,5) v'
6 – 7,5 = (3) v'
-1,5 = (3) v'
v' = -1,5 / 3
v' = -0,5 m/s
Negatif işaret, çarpışmadan sonra her ikisinin de sola, B arabasıyla aynı yönde hareket ettiğini gösterir. Bu mantıklıdır çünkü B arabasının momentumu A arabasının momentumundan daha büyüktür.
Soru kaynağı:
Lise/Meslek Lisesi İçin Ulusal Fizik Sınavı Soruları
