11. Sınıf Fizik Atışlar: Serbest Düşme, Yatay ve Eğik Atış

Question

Bu konuda özellikle hareket denklemlerini hangi atış türünde nasıl kullanacağımı karıştırıyorum. Mesela eğik atışta cismin yatay ve dikey hızını ayrı ayrı düşününce formüller kafamda tam oturmuyor. Ayrıca hava direncinin olmadığı durumda hepsinde ivmenin sabit olması gerektiğini biliyorum ama uygulamada soru çözerken zorlanıyorum.

Answer 1

🚀 11. Sınıf Fizik: Atış Hareketleri - Serbest Düşme, Yatay ve Eğik Atış

Merhaba! Bu ders notumuzda, 11. sınıf fizik müfredatının en dinamik ve keyifli konularından biri olan "Atış Hareketleri"ni işleyeceğiz. İki boyutta hareketin temelini oluşturan bu konuyu adım adım, formüller ve günlük hayattan örneklerle öğreneceğiz. Hazırsanız başlayalım!

📌 Temel Kavram: İki Boyutta Sabit İvmeli Hareket

Atış hareketlerini anlamak için, cismin yatay (x) ve düşey (y) eksenlerdeki hareketini ayrı ayrı incelememiz gerekir. Yatayda genellikle sabit hızlı, düşeyde ise yer çekimi ivmesi (g) nedeniyle sabit ivmeli hareket görülür. Yer çekimi ivmesinin değeri yaklaşık \( g = 9.8 \, m/s^2 \) (veya yuvarlak hesaplarda \( 10 \, m/s^2 \))'dir ve her zaman aşağı yönlüdür.

🌌 1. Serbest Düşme Hareketi

Bir cisim yalnızca yer çekimi kuvveti etkisiyle, ilk hızsız (\( v_0 = 0 \)) olarak yüksek bir noktadan bırakılırsa yaptığı harekettir.

🔎 Özellikleri:

• ✅ İlk hızsız başlar (\( v_0 = 0 \)).
• ✅ İvmesi sabittir ve yer çekimi ivmesine (\( g \)) eşittir.
• ✅ Hava direnci ihmal edilir.
• ✅ Hareket düşey doğrultudadır.

📝 Temel Formüller:

• Hız Zaman İlişkisi: \( v = g \cdot t \)
• Yol Zaman İlişkisi: \( h = \frac{1}{2} g t^2 \)
• Hız Yol İlişkisi: \( v^2 = 2 g h \)

Örnek: 80 metrelik bir kuleden serbest bırakılan bir taş, kaç saniye sonra yere çarpar? (\( g=10 \, m/s^2 \))
\( h = \frac{1}{2} g t^2 \) → \( 80 = \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot t^2 \) → \( t = 4 \, s \)

➡️ 2. Yatay Atış Hareketi

Bir cisim belirli bir yükseklikten (\( h \)), yatay doğrultuda bir ilk hızla (\( v_0 \)) atılırsa yaptığı harekettir. Hareket, yatayda sabit hızlı, düşeyde ise serbest düşme gibidir.

🔎 Özellikleri:

• ✅ Yatay hızı (\( v_x \)) sabittir: \( v_x = v_0 \).
• ✅ Düşey hızı (\( v_y \)) serbest düşmedeki gibi artar: \( v_y = g \cdot t \).
• ✅ Cisim atıldığı noktanın tam altına değil, ileriye düşer.
• ✅ Havada kalma süresi (\( t_{uçuş} \)) sadece yüksekliğe bağlıdır: \( t = \sqrt{\frac{2h}{g}} \).
• ✅ Menzil (\( X \)) ise ilk hız ve havada kalma süresine bağlıdır: \( X = v_0 \cdot t \).

Günlük Hayat Örneği: Uçaktan atılan bir yardım paketi, uçağın tam altına düşmez. Pilot, paketin hedefe ulaşması için erken bırakmalıdır.

🎯 3. Eğik Atış Hareketi

Bir cisim, yatayla belli bir açı (\( \theta \)) yapacak şekilde bir ilk hızla (\( v_0 \)) atılırsa yaptığı harekettir. Hareketin zirvesinde düşey hız sıfır olur.

🔎 Bileşenlere Ayırma:

• Yatay İlk Hız: \( v_{0x} = v_0 \cdot \cos\theta \) (Sabit)
• Düşey İlk Hız: \( v_{0y} = v_0 \cdot \sin\theta \) (Yer çekimi ile değişir)

📝 Önemli Formüller ve Özellikler:

• 🕒 Havada Kalma Süresi: \( t_{uçuş} = \frac{2 v_0 \sin\theta}{g} \)
• 📈 Maksimum Yükseklik: \( h_{max} = \frac{(v_0 \sin\theta)^2}{2g} \)
• ↔️ Menzil (Atış Uzaklığı): \( X = \frac{v_0^2 \sin(2\theta)}{g} \)
• ✨ Altın Kural: Aynı ilk hızla yapılan atışlarda, \( \theta \)) ve \( (90^\circ - \theta) \)) açıları aynı menzili verir. (Örn: \( 30^\circ \) ve \( 60^\circ \))
• 🏆 Maksimum Menzil için açı \( 45^\circ \)) olmalıdır.

Örnek Uygulama: Kaleci veya basketbolcunun topa vurma/atma şekli, topun istenen noktaya ulaşması için açı ve ilk hızın ayarlanmasıdır.

💡 Problem Çözme Stratejisi

1. Adım 1: Hareketi yatay (x) ve düşey (y) bileşenlerine ayır.
2. Adım 2: Her eksen için kullanılacak fiziksel büyüklükleri (hız, ivme, zaman, yer değiştirme) yaz.
3. Adım 3: İki eksendeki hareketi birbirine bağlayan ortak değişken zaman (t)'dır. Önce onu bulmaya çalış.
4. Adım 4: Uygun hareket formülünü seç ve çözüm yap.

✅ Sonuç

Atış hareketleri, fizikteki vektörel büyüklüklerin ve bileşenlere ayırma yönteminin en güzel uygulamalarından biridir. Serbest düşme, yatay atış ve eğik atışı birbirinden ayıran temel fark, cismin sahip olduğu ilk hızın büyüklüğü ve yönüdür. Bu konuyu iyi kavramak, hem sınavlarda hem de günlük hayattaki birçok olayı (spor, trafik, havacılık) anlamanıza yardımcı olacaktır.

Başarılar dilerim! 📚✨