11. Sınıf Fizik 1. Dönem 1. Yazılı Soruları (4. Senaryo, Açık Uçlu)

G = m·g ve F = m·a olduğundan serbest düşen cismin ivmesi a = G/m = g bulunur. K: 6/2 = 3, L: 15/5 = 3, M: 30/10 = 3 N/kg. Üç cismin ivmesi de 3 N/kg çıkar. Genelleme: Hava direnci yokken serbest düşen tüm cisimlerin ivmesi kütlelerinden bağımsız ve eşittir (g = 3 N/kg). 20 kg'lık cisim için ivme 3 N/kg, ağırlık G = 20·3 = 60 N'dur.

a) Deney I. Kanıtlar: Hız-zaman grafiği başlangıç noktasından geçen doğrudur (ilk hız sıfırdır). Doğrunun eğimi sabittir. Hız her saniye 10 m/s artar, yani ivme sabit ve 10 m/s²'dir. Bu durum hava direncinin etkisiz olduğunu gösterir. b) Deney II'de 3. saniyeden sonra grafik yatay doğrudur (hız 20 m/s'de sabit). Eğim, yani ivme sıfırdır. İvme sıfırsa net kuvvet sıfırdır, dolayısıyla hava direnci ağırlığa eşit büyüklüktedir (limit hız).

a) vx = 50·0,8 = 40 m/s, vy = 50·0,6 = 30 m/s. Düşey hız tepe noktasında sıfır olur: t = vy/g = 30/10 = 3 s. b) Tepe noktasında düşey hız sıfırdır. Yatay hız sabit kaldığı için hız 40 m/s'dir ve yataydır. İvme her noktada 10 m/s² ve düşey aşağı yönlüdür (yatay ivme sıfırdır). Toplam uçuş süresi 2·3 = 6 s'dir. Yatay menzil = 40·6 = 240 m.

Düşey hareket ilk hızsızdır: 80 = ½·10·t², t = 4 s. Yatay hareket sabit hızlıdır: x = 60·4 = 240 m. Paket bırakıldığı anda uçağın yatay hızına (60 m/s) sahiptir. Yatay ve düşey hareketler birbirinden bağımsızdır, paketin yatay hızı sabit kalır. Bu yüzden paket düşerken her an uçağın tam altında bulunur. Uçak ile aynı düşey doğru üzerindedir ve aralarındaki mesafe yalnızca düşey doğrultuda artar.

1 ve 2. deneylerde kütle sabitken kuvvet iki katına çıkınca ivme de iki katına çıkıyor: ivme kuvvetle doğru orantılıdır. 2 ve 3. deneylerde kuvvet sabitken kütle iki katına çıkınca ivme yarıya iniyor: ivme kütleyle ters orantılıdır. Genelleme: a = F/m (Newton'ın II. Yasası, F = m·a). Deney 4: a = 30/6 = 5 N/kg. Deney 5: F = 3·10 = 30 N.

Ayşe haklı değildir. G ve N aynı cisim (kitap) üzerine etki eder. Etki-tepki kuvvetleri ise farklı cisimlere uygulanır. G ile N'nin eşit ve zıt olması kitabın durgun kalmasının, yani bileşke kuvvetin sıfır olmasının (I. Yasa) sonucudur. G'nin tepkisi: kitabın Dünya'yı kendine doğru çekme kuvvetidir (Dünya'ya uygulanır, yukarı yönlü, büyüklüğü G kadar). N'nin tepkisi: kitabın masaya uyguladığı aşağı yönlü, N büyüklüğündeki kuvvettir (masaya uygulanır).

a) Sabit hızlı harekette ivme sıfırdır, net kuvvet 0 N'dur. Eğim doğrultusunda: Fₛ = m·g·sin37° = 5·10·0,6 = 30 N. Eğime dik doğrultuda: N = m·g·cos37° = 5·10·0,8 = 40 N. b) Eğim doğrultusunda net kuvvet = 30 − 20 = 10 N, a = 10/5 = 2 N/kg olur. İvme aşağı yönlüdür, cisim sabit hızlı hareketten aşağı yönde hızlanan harekete geçer.