11. sınıf fizik 1. dönem 2. yazılı 5. senaryo meb Test 1

🎓 11. sınıf fizik 1. dönem 2. yazılı 5. senaryo meb Test 1 - Ders Notu

Bu ders notu, 11. sınıf fizik 1. dönem 2. yazılı sınavının 5. senaryosu kapsamında karşılaşabileceğin temel konuları, yani Düzgün Çembersel Hareket, Basit Harmonik Hareket, Kütle Çekim ve Kepler Kanunları ile İtme ve Momentum konularını sade bir dille özetlemektedir.

📌 Düzgün Çembersel Hareket

Düzgün çembersel hareket, bir cismin sabit bir hız büyüklüğüyle (süratle) çembersel bir yörünge üzerinde yaptığı harekettir. Hızın yönü sürekli değiştiği için ivmeli bir harekettir.

• Periyot (T): Cismin bir tam turu tamamlaması için geçen süredir. Birimi saniyedir (s).
• Frekans (f): Cismin bir saniyede attığı tur sayısıdır. Birimi Hertz (Hz) veya $s^{-1}$'dir. Periyot ile frekans arasında $T = \frac{1}{f}$ ilişkisi vardır.
• Çizgisel Hız (v): Cismin yörünge üzerindeki süratidir. Yörüngeye teğettir. Formülü: $v = \frac{2\pi r}{T} = 2\pi r f$. ($r$ yörünge yarıçapıdır.)
• Açısal Hız ($\omega$): Cismin birim zamanda taradığı açıdır. Birimi radyan/saniye (rad/s)'dir. Formülü: $\omega = \frac{2\pi}{T} = 2\pi f$. Çizgisel hız ile ilişkisi: $v = \omega r$.
• Merkezcil İvme ($a_m$): Hız vektörünün yön değiştirmesinden kaynaklanan ve her zaman çemberin merkezine doğru olan ivmedir. Formülü: $a_m = \frac{v^2}{r} = \omega^2 r$.
• Merkezcil Kuvvet ($F_m$): Cismi çembersel yörüngede tutan ve her zaman çemberin merkezine doğru olan net kuvvettir. Newton'un İkinci Yasası'na göre: $F_m = m \cdot a_m = \frac{m v^2}{r} = m \omega^2 r$. ($m$ cismin kütlesidir.)

💡 İpucu: Merkezcil kuvvet, cismi merkeze doğru çeken gerçek bir kuvvettir (örneğin ip gerilmesi, sürtünme kuvveti). Dışarı doğru bir "merkezkaç kuvveti" yoktur, bu sadece eylemsizlikten kaynaklanan bir algıdır.

📌 Basit Harmonik Hareket

Basit harmonik hareket (BHH), bir denge noktası etrafında periyodik olarak tekrarlanan, geri çağırıcı kuvvetin uzanıma doğru orantılı ve zıt yönde olduğu salınım hareketidir.

• Uzanım (x): Cismin denge konumundan anlık uzaklığıdır.
• Genlik (A veya r): Cismin denge konumundan ulaşabileceği maksimum uzaklıktır.
• Periyot (T): Cismin bir tam salınımı yapması için geçen süredir.
• Geri Çağırıcı Kuvvet (F): Cismi denge konumuna geri döndürmeye çalışan kuvvettir. $F = -k x$ (yaylar için) veya $F = -m \omega^2 x$.
• Hız (v): Denge noktasında maksimum, genlik noktalarında sıfırdır. $v = \omega \sqrt{A^2 - x^2}$. Maksimum hız $v_{max} = \omega A$.
• İvme (a): Denge noktasında sıfır, genlik noktalarında maksimumdur ve merkeze doğrudur. $a = -\omega^2 x$. Maksimum ivme $a_{max} = \omega^2 A$.
• Yay Sarkacı: Bir yaya bağlı cismin yaptığı BHH'dir. Periyodu: $T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$. ($m$ kütle, $k$ yay sabitidir.)
• Basit Sarkaç: İpe bağlı küçük bir kütlenin yaptığı BHH'dir (küçük açılar için). Periyodu: $T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}$. ($L$ ipin boyu, $g$ yer çekimi ivmesidir.)

⚠️ Dikkat: Basit sarkaçta periyot, kütleye veya genliğe (küçük açılar için) bağlı değildir. Yay sarkacında ise periyot, yer çekimi ivmesine bağlı değildir.

📌 Kütle Çekim Kuvveti

Kütle çekim kuvveti, kütlesi olan iki cismin birbirine uyguladığı çekim kuvvetidir.

• Evrensel Çekim Yasası: Newton'a göre, kütlesi $m_1$ ve $m_2$ olan iki cisim 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 sabitidir, $G \approx 6.67 \times 10^{-11} N m^2/kg^2$).
• Yer Çekimi İvmesi (g): Bir gezegenin yüzeyinde veya belirli bir uzaklıkta bir cisme uyguladığı çekim ivmesidir. Gezegenin kütlesi $M$, yarıçapı $R$ ise, yüzeydeki yer çekimi ivmesi $g = G \frac{M}{R^2}$ olarak hesaplanır. Yüzeyden uzaklaştıkça $g$ azalır.
• Kurtulma Hızı: Bir cismin gezegenin çekim alanından tamamen kurtulabilmesi için sahip olması gereken minimum hızdır. Formülü: $v_{kurtulma} = \sqrt{\frac{2GM}{R}}$.

📌 Kepler Kanunları

Johannes Kepler, gezegenlerin Güneş etrafındaki hareketlerini açıklayan üç yasa geliştirmiştir.

• 1. Kanun (Yörüngeler Kanunu): Gezegenler, odaklarından birinde Güneş bulunan elips yörüngelerde dolanırlar.
• 2. Kanun (Alanlar Kanunu): Bir gezegeni Güneş'e bağlayan yarıçap vektörü, eşit zaman aralıklarında eşit alanlar tarar. Bu, gezegenin Güneş'e yaklaştıkça hızlandığı, uzaklaştıkça yavaşladığı anlamına gelir. (Açısal momentumun korunumu ile açıklanır.)
• 3. Kanun (Periyotlar Kanunu): Bir gezegenin yörünge periyodunun ($T$) karesi, yörüngesinin yarıçapının ($r$) küpü ile doğru orantılıdır. Formülü: $\frac{T^2}{r^3} = K$ (sabit). Bu sabit, tüm gezegenler için aynıdır.

💡 İpucu: Kepler'in 2. kanunu, gezegenin Güneş'e en yakın olduğu noktada (perihel) en hızlı, en uzak olduğu noktada (aphel) en yavaş hareket ettiğini gösterir.

📌 İtme ve Momentum

İtme ve momentum, cisimlerin hareket durumlarındaki değişimleri inceleyen önemli kavramlardır.

• Momentum (p): Bir cismin hareket miktarının ölçüsüdür. Kütle ile hızın çarpımıdır. Vektörel bir büyüklüktür ve yönü hızın yönüyle aynıdır. Formülü: $\vec{p} = m \cdot \vec{v}$. Birimi $kg \cdot m/s$'dir.
• İtme (I): Bir cisme etki eden net kuvvetin, etki süresiyle çarpımıdır. Vektörel bir büyüklüktür ve yönü kuvvetin yönüyle aynıdır. Formülü: $\vec{I} = \vec{F}_{net} \cdot \Delta t$. Birimi $N \cdot s$'dir.
• İtme-Momentum Teoremi: Bir cisme etki eden net itme, cismin momentumundaki değişime eşittir. $\vec{I} = \Delta \vec{p} = \vec{p}_{son} - \vec{p}_{ilk} = m \vec{v}_{son} - m \vec{v}_{ilk}$.

📌 Momentumun Korunumu

Dışarıdan bir net kuvvet etki etmeyen (veya net kuvvetin sıfır olduğu) bir sistemde, sistemin toplam momentumu korunur.

• Momentum Korunumu İlkesi: $\vec{p}_{ilk} = \vec{p}_{son}$. Yani, $m_1 \vec{v}_{1ilk} + m_2 \vec{v}_{2ilk} = m_1 \vec{v}_{1son} + m_2 \vec{v}_{2son}$.
• Çarpışmalar:
  • Esnek Çarpışma: Hem momentum hem de kinetik enerji korunur. Cisimler çarpıştıktan sonra birbirinden ayrılır.
  • Esnek Olmayan Çarpışma: Momentum korunur ancak kinetik enerji korunmaz (bir kısmı ısıya, sese dönüşür). Cisimler çarpıştıktan sonra birlikte hareket edebilirler (tamamen esnek olmayan çarpışma).
• Patlamalar: Dışarıdan bir kuvvet olmadığı için momentum korunur. Patlamadan önceki toplam momentum (genellikle sıfır), patlamadan sonraki parçaların momentumları toplamına eşittir.

⚠️ Dikkat: Momentum korunumu, sistemin dışarıdan net bir kuvvete maruz kalmadığı durumlar için geçerlidir. Sürtünme veya dışarıdan uygulanan bir itme varsa momentum korunmaz.

📝 **Ek Bilgi:** Momentum, günlük hayatta çarpışma testleri, roket fırlatmaları ve bilardo oyunları gibi birçok alanda karşımıza çıkar.