🎓 12. sınıf fizik 1. dönem 2. yazılı 5. senaryo Test 1 - Ders Notu
Bu ders notu, 12. sınıf fizik 1. dönem 2. yazılı sınavında karşılaşabileceğin çembersel hareket, basit harmonik hareket ve kütle çekim konularındaki temel kavramları ve formülleri sade bir dille özetlemektedir. Başarılar dileriz!
📌 Çembersel Hareket
Bir cismin sabit bir nokta etrafında dairesel bir yörüngede hareket etmesidir. Bu hareketin temel büyüklüklerini ve kuvvetlerini anlamak önemlidir.
- Açısal Hız ( $\omega$ ): Birim zamanda taranan açıdır. Yönü sağ el kuralıyla bulunur. Formülü: $ \omega = \frac{\Delta\theta}{\Delta t} = \frac{2\pi}{T} = 2\pi f $ (birimi rad/s).
- Çizgisel Hız ( $v$ ): Cismin yörünge üzerinde birim zamanda aldığı yoldur. Yönü her an yörüngeye teğetseldir. Formülü: $ v = \omega r = \frac{2\pi r}{T} $.
- Periyot ( $T$ ): Bir tam turu tamamlamak için geçen süredir (saniye).
- Frekans ( $f$ ): Birim zamanda yapılan tur sayısıdır (Hertz). Periyot ile frekans arasında $ T \cdot f = 1 $ ilişkisi vardır.
- Merkezcil İvme ( $a_m$ ): Cismin hızının yön değiştirmesinden kaynaklanan ivmedir. Yönü her zaman çembersel yörüngenin merkezine doğrudur. Formülü: $ a_m = \frac{v^2}{r} = \omega^2 r $.
- Merkezcil Kuvvet ( $F_m$ ): Cismin çembersel yörüngede kalmasını sağlayan net kuvvettir. Yönü merkezcil ivme ile aynı, yani merkeze doğrudur. Formülü: $ F_m = m a_m = m \frac{v^2}{r} = m \omega^2 r $.
💡 İpucu: Günlük hayatta virajı dönen araba (sürtünme kuvveti merkezcil kuvveti sağlar) veya ipin ucunda dönen taş (ip gerilmesi merkezcil kuvveti sağlar) çembersel harekete örnektir.
📌 Basit Harmonik Hareket (BHH)
Bir denge noktası etrafında periyodik olarak tekrarlanan, özel bir salınım hareketidir. Geri çağırıcı kuvvetin uzanımla doğru orantılı olması temel özelliğidir.
- Tanım: Denge konumundan uzaklaştıkça geri çağırıcı kuvvetin artarak cismi denge konumuna çekmeye çalıştığı, periyodik salınım hareketidir.
- Uzanım ( $x$ ): Cismin denge konumundan anlık uzaklığıdır. Maksimum uzanıma genlik ( $A$ ) denir.
- Hız ( $v$ ): Denge konumunda maksimum, uç noktalarda sıfırdır. Maksimum hız: $ v_{max} = A\omega $.
- İvme ( $a$ ): Denge konumunda sıfır, uç noktalarda maksimumdur. Yönü her zaman denge konumuna doğrudur. Formülü: $ a = -\omega^2 x $. Maksimum ivme: $ a_{max} = A\omega^2 $.
- Periyot ( $T$ ): Bir tam salınım için geçen süredir.
- Yay Sarkacı: Bir yaya bağlı kütlenin yaptığı BHH'dir. Periyot formülü: $ T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}} $ ( $m$: kütle, $k$: yay sabiti). Yer çekimi ivmesinden etkilenmez.
- Basit Sarkaç: İpin ucuna bağlı bir kütlenin yaptığı BHH'dir (küçük açılar için). Periyot formülü: $ T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} $ ( $L$: ip boyu, $g$: yer çekimi ivmesi). Kütleden etkilenmez.
⚠️ Dikkat: Basit harmonik harekette toplam mekanik enerji (kinetik + potansiyel) korunur. Bu enerji, denge noktasında tamamen kinetik, uç noktalarda ise tamamen potansiyel enerjiye dönüşür.
📌 Kütle Çekim ve Kepler Kanunları
Evrendeki cisimler arasındaki çekim kuvvetini ve gezegenlerin Güneş etrafındaki hareketini açıklayan temel yasalardır.
- Newton'ın Evrensel Kütle Çekim Kanunu: İki kütle ( $m_1, m_2$ ) arasındaki çekim kuvveti, kütlelerin çarpımıyla doğru, aralarındaki uzaklığın ( $r$ ) karesiyle ters orantılıdır. Formülü: $ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} $ ( $G$: Evrensel çekim sabiti).
- Kütle Çekim Alanı ( $g$ ): Birim kütleye etki eden çekim kuvvetidir. Bir gezegenin çevresindeki çekim alanının büyüklüğü: $ g = G \frac{M}{r^2} $ ( $M$: gezegenin kütlesi).
- Kurtulma Hızı: Bir cismin bir gezegenin çekim alanından tamamen kurtulabilmesi için sahip olması gereken minimum hızdır.
- Kepler Kanunları:
- 1. Kanun (Yörüngeler Kanunu): Gezegenler, Güneş odaklarından birinde bulunan elips yörüngelerde dolanır.
- 2. Kanun (Alanlar Kanunu): Gezegeni Güneş'e birleştiren doğru parçası, eşit zaman aralıklarında eşit alanlar tarar. Bu, gezegenin Güneş'e yaklaştıkça hızının arttığı, uzaklaştıkça azaldığı anlamına gelir.
- 3. Kanun (Periyotlar Kanunu): Bir gezegenin periyodunun karesi ( $T^2$ ), yörünge yarıçapının küpüyle ( $R^3$ ) doğru orantılıdır. Yani $ \frac{T^2}{R^3} = sabit $ oranı tüm gezegenler için aynıdır.
💡 İpucu: Dünya etrafında dolanan uyduların veya gezegenlerin hareketinde, kütle çekim kuvveti merkezcil kuvvet görevi görür. Bu denge sayesinde yörüngede kalırlar.
