fizik serbest düşme soruları örnekleri

Question

Serbest düşme, fizikteki en temel hareket konularından biridir. Burada sana, hızlanarak düşen cisimlerle ilgili farklı zorluk seviyelerinde örnek sorular ve çözümleri sunacağız. Bu örneklerle, hareket denklemlerini nasıl kullanacağını pratik yaparak öğrenecek ve konuyu daha iyi kavrayacaksın.

Answer 1

Merhaba sevgili fizikseverler ve geleceğin bilim insanları! 👋 Bugün, günlük hayatta sıkça karşılaştığımız ama arkasındaki fiziği bazen gözden kaçırdığımız harika bir konuya, serbest düşmeye derinlemesine bir bakış atacağız. Hazır mısınız? Çünkü bu ders notları hem gözünüze hem de zihninize hitap edecek!

✨ Serbest Düşme: Temel Kavramlar ve Soru Çözümleri

Fizikte, bir cismin sadece yer çekimi kuvvetinin etkisiyle hareket etmesine serbest düşme denir. Bu durumda, hava direnci gibi diğer kuvvetlerin etkisini ihmal ederiz. Bu, özellikle ders kitaplarındaki ve sınav sorularındaki temel varsayımlardan biridir.

🚀 Serbest Düşme Nedir ve Neden Önemlidir?

• 🌍 Tanım: Bir cismin başlangıç hızı olmadan veya belirli bir ilk hızla, sadece yer çekimi kuvveti etkisinde gerçekleştirdiği harekettir.
• 🌬️ Varsayım: Çoğu durumda, hava direnci ihmal edilir. Bu, cismin hızının artmasının sadece yer çekimi ivmesiyle açıklanmasını sağlar.
• 📈 İvme: Serbest düşen tüm cisimler, kütlelerinden bağımsız olarak, aynı ivmeyle hızlanır. Bu ivmeye yer çekimi ivmesi (genellikle g ile gösterilir) denir. Dünya yüzeyinde g yaklaşık olarak 9.8 m/s²'dir, ancak soru çözümlerinde genellikle 10 m/s² olarak alınır.

💡 Temel Serbest Düşme Formülleri

Serbest düşme hareketini açıklamak için üç ana formül kullanırız. Bu formüller, sabit ivmeli hareket denklemlerinden türetilmiştir:

• ⏱️ Hız-Zaman İlişkisi (Başlangıç hızı sıfır ise):

  v = g ⋅ t

  Burada;

  • v: Cismin t anındaki hızı (m/s)
  • g: Yer çekimi ivmesi (m/s²)
  • t: Geçen süre (s)
• 📏 Yol-Zaman İlişkisi (Başlangıç hızı sıfır ise):

  h = 1/2 ⋅ g ⋅ t²

  Burada;

  • h: Cismin düştüğü yükseklik (m)
  • g: Yer çekimi ivmesi (m/s²)
  • t: Geçen süre (s)
• ⚡ Zamansız Hız Formülü (Başlangıç hızı sıfır ise):

  v² = 2 ⋅ g ⋅ h

  Burada;

  • v: Cismin h yüksekliğinden düştükten sonraki hızı (m/s)
  • g: Yer çekimi ivmesi (m/s²)
  • h: Cismin düştüğü yükseklik (m)

🎯 Örnek Soru Çözümleri

Şimdi bu formülleri pratik uygulamalarla pekiştirelim. Yer çekimi ivmesini g = 10 m/s² alacağız.

❓ Örnek Soru 1: Basit Düşme

Bir binanın çatısından bir taş serbest bırakılıyor. Taş 3 saniye sonra yere düşüyor.

a) Taş yere çarptığında hızı kaç m/s'dir?

b) Binanın yüksekliği kaç metredir?

• 🚀 Verilenler:
  • t = 3 s
  • g = 10 m/s²
  • İlk hız (v₀) = 0 m/s (serbest bırakıldığı için)
• 💡 İstenenler:
  • a) Yere çarpma hızı (v)
  • b) Binanın yüksekliği (h)
• 📝 Çözüm:
  • a) Hız-zaman ilişkisi formülünü kullanalım:

    v = g ⋅ t

    v = 10 m/s² ⋅ 3 s

    v = 30 m/s

    Yere çarpma hızı 30 m/s'dir.

  • b) Yol-zaman ilişkisi formülünü kullanalım:

    h = 1/2 ⋅ g ⋅ t²

    h = 1/2 ⋅ 10 m/s² ⋅ (3 s)²

    h = 5 m/s² ⋅ 9 s²

    h = 45 m

    Binanın yüksekliği 45 metredir.

❓ Örnek Soru 2: Yükseklikten Hız Bulma

Bir top, yerden 80 metre yükseklikteki bir kuleden serbest düşmeye bırakılıyor.

a) Top yere çarptığında hızı kaç m/s olur?

b) Top yere kaç saniyede çarpar?

• 🚀 Verilenler:
  • h = 80 m
  • g = 10 m/s²
  • İlk hız (v₀) = 0 m/s
• 💡 İstenenler:
  • a) Yere çarpma hızı (v)
  • b) Yere çarpma süresi (t)
• 📝 Çözüm:
  • a) Zamansız hız formülünü kullanalım:

    v² = 2 ⋅ g ⋅ h

    v² = 2 ⋅ 10 m/s² ⋅ 80 m

    v² = 1600 m²/s²

    v = √1600 m²/s²

    v = 40 m/s

    Topun yere çarpma hızı 40 m/s'dir.

  • b) Şimdi yere çarpma süresini bulmak için hız-zaman ilişkisini kullanabiliriz:

    v = g ⋅ t

    40 m/s = 10 m/s² ⋅ t

    t = 40 m/s / 10 m/s²

    t = 4 s

    Top yere 4 saniyede çarpar.

Umarım bu ders notları ve örnek soru çözümleri, serbest düşme konusunu anlamanıza yardımcı olmuştur. Unutmayın, fizik sadece formülleri ezberlemek değil, aynı zamanda bu formüllerin arkasındaki mantığı ve günlük hayattaki karşılıklarını anlamaktır. Pratik yapmaya devam edin, çünkü başarı tekrarda gizlidir! ✨