AYT fizik Test 1

Manyetik alan içinde hareket eden yüklü bir parçacığa etki eden kuvvetin büyüklüğü aşağıdakilerden hangisine bağlı değildir?

A) Parçacığın yüküne
B) Parçacığın hızına
C) Manyetik alan şiddetine
D) Parçacığın kütlesine
E) Hız ve manyetik alan arasındaki açıya

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için manyetik alan içinde hareket eden yüklü bir parçacığa etki eden kuvvetin (Lorentz kuvveti) formülünü hatırlamamız gerekiyor. Bu formül bize kuvvetin hangi faktörlere bağlı olduğunu açıkça gösterecektir.

• Manyetik Kuvvet Formülü: Manyetik alan içinde hareket eden $q$ yüklü bir parçacığa etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğü aşağıdaki formülle verilir:

  $F_B = |q| \cdot v \cdot B \cdot \sin\theta$

  Burada:
  • $F_B$: Manyetik kuvvetin büyüklüğü
  • $|q|$: Parçacığın yükünün mutlak değeri
  • $v$: Parçacığın hızı (sürati)
  • $B$: Manyetik alanın şiddeti
  • $\theta$: Parçacığın hız vektörü ($v$) ile manyetik alan vektörü ($B$) arasındaki açı
• Şimdi seçenekleri bu formüle göre inceleyelim:
• A) Parçacığın yüküne: Formülde $|q|$ terimi bulunmaktadır. Bu, kuvvetin parçacığın yüküne bağlı olduğunu gösterir. Yük arttıkça kuvvet de artar.
• B) Parçacığın hızına: Formülde $v$ terimi bulunmaktadır. Bu, kuvvetin parçacığın hızına bağlı olduğunu gösterir. Hız arttıkça kuvvet de artar.
• C) Manyetik alan şiddetine: Formülde $B$ terimi bulunmaktadır. Bu, kuvvetin manyetik alan şiddetine bağlı olduğunu gösterir. Manyetik alan şiddeti arttıkça kuvvet de artar.
• D) Parçacığın kütlesine: Formülde parçacığın kütlesini ($m$) temsil eden herhangi bir terim bulunmamaktadır. Manyetik kuvvetin büyüklüğü, parçacığın kütlesinden doğrudan etkilenmez. Kütle, parçacığın manyetik kuvvet etkisiyle kazanacağı ivmeyi ($a = F_B/m$) etkiler, ancak kuvvetin kendisinin büyüklüğünü değiştirmez.
• E) Hız ve manyetik alan arasındaki açıya: Formülde $\sin\theta$ terimi bulunmaktadır. Bu, kuvvetin hız vektörü ile manyetik alan vektörü arasındaki açıya bağlı olduğunu gösterir. Açı değiştikçe $\sin\theta$ değeri değişir ve dolayısıyla kuvvetin büyüklüğü de değişir (örneğin, hız ve manyetik alan paralel veya anti-paralel ise $\theta = 0^\circ$ veya $\theta = 180^\circ$, $\sin\theta = 0$ olacağından kuvvet sıfır olur; dik ise $\theta = 90^\circ$, $\sin\theta = 1$ olacağından kuvvet maksimum olur).

Bu analizlere göre, manyetik alan içinde hareket eden yüklü bir parçacığa etki eden kuvvetin büyüklüğü, parçacığın kütlesine bağlı değildir.

Cevap D seçeneğidir.