2026 TYT Fizik: Denge ve Tork İlişkisi Nedir? Örnek Sorularla Anlatım

Question

Denge ve tork konusu çok karmaşık geliyor. Hangi kuvvetin hangi yönde tork oluşturduğunu anlamakta güçlük çekiyorum. Örnek sorularla daha iyi kavrayabilirim belki.

Answer 1

🎨 Denge Nedir?

Günlük hayatta denge kelimesini sıkça duyarız. Örneğin, "çantayı dengede tut", "ip üzerinde dengede dur" gibi. Fiziksel anlamda denge ise, bir cisme etki eden kuvvetlerin ve torkların birbirini sıfırlaması durumudur. Yani, cisim hareket etmiyor veya dönmüyorsa dengededir diyebiliriz.

• ⚖️ Denge Şartları: Bir cismin dengede olması için iki temel şart vardır:
  • 🍎 1. Şart: Cisme etki eden tüm kuvvetlerin vektörel toplamı sıfır olmalıdır. Bu, cismin doğrusal hareket yapmamasını sağlar. Matematiksel olarak: $\sum \overrightarrow{F} = 0$
  • 🍎 2. Şart: Cisme etki eden tüm torkların toplamı sıfır olmalıdır. Bu, cismin dönme hareketi yapmamasını sağlar. Matematiksel olarak: $\sum \overrightarrow{\tau} = 0$
• 🤸 Denge Türleri: Denge üçe ayrılır:
  • 🍎 Kararlı Denge: Cisim, hafifçe sarsıldığında tekrar eski konumuna döner. Örneğin, yere konmuş bir top.
  • 🍎 Kararsız Denge: Cisim, hafifçe sarsıldığında dengesini kaybeder ve yeni bir konuma geçer. Örneğin, sivri ucunda duran bir kalem.
  • 🍎 Nötr Denge: Cisim, sarsıldığında yeni bir denge konumuna geçer. Örneğin, yatay bir zeminde yuvarlanan bir top.

🌀 Tork Nedir?

Tork, bir kuvvetin bir cismi bir eksen etrafında döndürme etkisinin ölçüsüdür. Tork, kuvvetin büyüklüğü ve kuvvetin uygulama noktasının eksene olan uzaklığı ile doğru orantılıdır.

• ⚙️ Torkun Formülü: Tork ($\tau$), kuvvet (F) ve dönme eksenine olan uzaklık (r) arasındaki ilişki şu şekilde ifade edilir: $\tau = r \cdot F \cdot sin(\theta)$. Burada $\theta$, kuvvet ile dönme eksenine olan uzaklık arasındaki açıdır. Eğer kuvvet dönme eksenine dik ise, $\theta = 90^\circ$ olur ve $sin(90^\circ) = 1$ olduğu için formül $\tau = r \cdot F$ şeklinde basitleşir.
• 🧭 Torkun Yönü: Tork, vektörel bir büyüklüktür ve yönü sağ el kuralı ile bulunur. Eğer kuvvet, cismi saat yönünde döndürmeye çalışıyorsa torkun yönü sayfa içine doğru, saat yönünün tersine döndürmeye çalışıyorsa torkun yönü sayfa dışına doğrudur.

❓ Örnek Sorularla Denge ve Tork

🤔 Soru 1:

Ağırlığı 20N olan bir çubuk, şekildeki gibi dengededir. İpteki gerilme kuvveti kaç N'dir?

Çözüm:

Çubuğun ağırlığı ortasından aşağı doğru 20N olarak etki eder. İpteki gerilme kuvvetine T diyelim. Denge şartına göre, yukarı doğru olan kuvvetler aşağı doğru olan kuvvetlere eşit olmalıdır. Bu durumda: $T = 20N$.

🤔 Soru 2:

Uzunluğu 4 metre olan bir kaldıraç, ortasından desteklenmiştir. Bir ucuna 100N ağırlık konuluyor. Diğer ucuna kaç N kuvvet uygulanırsa kaldıraç dengede kalır?

Çözüm:

Kaldıracın ortasından desteklendiği için, her iki ucun destek noktasına olan uzaklığı 2 metredir. Denge şartına göre, torkların toplamı sıfır olmalıdır. Uygulanan kuvvete F diyelim. Bu durumda: $2 \cdot 100 = 2 \cdot F$. Buradan $F = 100N$ bulunur.

🤔 Soru 3:

Şekildeki sistemde, ağırlığı önemsiz çubuk, O noktası etrafında serbestçe dönebilmektedir. F1 = 20N ve F2 = 30N olduğuna göre, sistemin dengede kalması için F3 kuvveti kaç N olmalıdır?

Çözüm:

O noktasına göre torkları hesaplayalım. F1 kuvvetinin torku saat yönünde, F2 kuvvetinin torku saat yönünün tersinedir. Sistemin dengede kalması için, saat yönündeki torkların toplamı, saat yönünün tersindeki torkların toplamına eşit olmalıdır. Mesafeleri sırasıyla 2m, 1m ve 3m olarak alalım. $F_1 \cdot 2 = F_2 \cdot 1 + F_3 \cdot 3$ denklemini kurarız. $20 \cdot 2 = 30 \cdot 1 + F_3 \cdot 3$ olur. Buradan $40 = 30 + 3F_3$ ve $F_3 = \frac{10}{3} N$ bulunur.