🎓 12. sınıf fizik 2. dönem 1. yazılı 1. senaryo meb Test 2 - Ders Notu
Sevgili öğrenciler, bu ders notu, 12. sınıf fizik 2. dönem 1. yazılı sınavınız için MEB'in belirlediği senaryo 1'deki "Test 2" konularını kapsar. Sınavda başarılı olmanız için çembersel hareket, basit harmonik hareket ve evrensel kütle çekim kanunu gibi temel konuları iyi anlamanız önemlidir.
📌 Çembersel Hareket
Çembersel hareket, bir cismin sabit bir nokta etrafında dairesel bir yörünge izlemesidir. Özellikle "düzgün çembersel hareket" kavramı, hızın büyüklüğü değişmezken yönünün sürekli değiştiği durumu ifade eder.
- Açısal Hız (omega, $\omega$): Cismin birim zamanda taradığı açıdır. Birimi rad/s'dir. $ \omega = \frac{\Delta \theta}{\Delta t} = \frac{2\pi}{T} = 2\pi f $ formülüyle hesaplanır.
- Çizgisel Hız (v): Cismin yörünge üzerindeki anlık hızıdır. Yörüngeye teğettir. $ v = \omega r $ formülüyle açısal hızla ilişkilidir.
- Merkezcil İvme ($a_c$): Hızın yön değiştirmesinden kaynaklanan ve her zaman çemberin merkezine doğru olan ivmedir. $ a_c = \frac{v^2}{r} = \omega^2 r $ formülüyle bulunur.
- Merkezcil Kuvvet ($F_c$): Cismin çembersel hareket yapmasını sağlayan, her zaman merkeze doğru yönelmiş kuvvettir. Newton'un ikinci yasasına göre $ F_c = m \cdot a_c = m \frac{v^2}{r} = m \omega^2 r $ formülüyle hesaplanır.
- Tork (tau, $\tau$): Bir cismin dönme etkisini değiştiren kuvvettir. $ \tau = F \cdot d $ formülüyle bulunur (d: kuvvetin dönme eksenine dik uzaklığı).
- Eylemsizlik Momenti (I): Bir cismin dönmeye karşı gösterdiği direncin ölçüsüdür. Kütlenin dönme eksenine olan uzaklığına bağlıdır. $ I = m r^2 $ (noktasal kütle için) veya farklı geometrik şekiller için farklı formülleri vardır.
- Açısal Momentum (L): Dönmekte olan bir cismin sahip olduğu dönme hareketinin nicel bir ölçüsüdür. $ L = I \omega $ formülüyle ifade edilir.
- Açısal Momentumun Korunumu: Dışarıdan net bir tork etki etmediği sürece, bir sistemin toplam açısal momentumu sabittir ($ L_{ilk} = L_{son} $). Buz patencilerinin kolları kapatınca daha hızlı dönmesi buna örnektir.
💡 İpucu: Merkezcil kuvvet, merkeze doğru yönelmiş "net" kuvvettir. Ayrı bir kuvvet çeşidi değildir, var olan kuvvetlerin bileşkesidir (örneğin ip gerilmesi, sürtünme kuvveti, yer çekimi gibi).
📌 Basit Harmonik Hareket (BHH)
Basit harmonik hareket, bir denge noktası etrafında periyodik olarak tekrarlanan, ivmenin daima denge noktasına doğru ve denge noktasına olan uzaklıkla doğru orantılı olduğu özel bir titreşim hareketidir.
- Genlik (A): Cismin denge konumundan maksimum uzaklığıdır.
- Periyot (T): Cismin bir tam salınım yapması için geçen süredir. Birimi saniyedir.
- Frekans (f): Cismin bir saniyede yaptığı salınım sayısıdır. Birimi Hertz (Hz) olup $ f = 1/T $ ile ilişkilidir.
- Uzanım (x): Cismin herhangi bir andaki denge konumundan uzaklığıdır. $ x(t) = A \cos(\omega t + \phi) $ gibi bir denklemle ifade edilebilir.
- Hız (v): Denge konumunda maksimum, genlik konumlarında sıfırdır.
- İvme (a): Denge konumunda sıfır, genlik konumlarında maksimumdur ve daima denge noktasına yöneliktir. $ a = -\omega^2 x $ formülüyle verilir.
- Yay Sarkacı: Bir yaya bağlı cismin yaptığı BHH'dir. Periyodu $ T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}} $ formülüyle bulunur (m: kütle, k: yay sabiti). Kütle ve yay sabiti dışında hiçbir şeye bağlı değildir.
- Basit Sarkaç: İpe bağlı bir cismin küçük açılarla yaptığı BHH'dir. Periyodu $ T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} $ formülüyle bulunur (L: ipin uzunluğu, g: yer çekimi ivmesi). Kütleye bağlı değildir.
⚠️ Dikkat: Basit sarkaçta periyot, sadece ipin uzunluğuna ve yer çekimi ivmesine bağlıdır. Salınım genliğine veya cismin kütlesine bağlı DEĞİLDİR (küçük açılar için geçerlidir).
📌 Evrensel Kütle Çekim Kanunu ve Kepler Kanunları
Bu bölüm, gezegenlerin ve uyduların hareketlerini, kütle çekim kuvvetini ve yörünge özelliklerini inceler.
- Evrensel Kütle Çekim Kanunu: Her iki kütle birbirini, kütlelerinin çarpımıyla doğru, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı bir kuvvetle çeker. $ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} $ formülüyle ifade edilir (G: evrensel çekim sabiti).
- Kütle Çekim İvmesi (g): Bir gezegenin yüzeyinde veya belirli bir uzaklıkta cisimlere uyguladığı ivmedir. $ g = G \frac{M}{r^2} $ formülüyle bulunur (M: gezegenin kütlesi, r: merkeze olan uzaklık). Dünya'dan uzaklaştıkça g azalır.
- Kepler Kanunları: Gezegenlerin Güneş etrafındaki hareketlerini açıklayan üç kanundur.
- Yörüngeler Kanunu: Gezegenler, odaklarından birinde Güneş bulunan elips yörüngelerde dolanır.
- Alanlar Kanunu: Gezegeni Güneş'e birleştiren doğru parçası, eşit zaman aralıklarında eşit alanlar tarar. (Bu, gezegenin Güneş'e yaklaştıkça hızlandığı anlamına gelir).
- Periyotlar Kanunu: Bir gezegenin yörünge periyodunun karesinin ($T^2$), gezegenin yörünge yarıçapının küpüne ($R^3$) oranı sabittir. $ \frac{T^2}{R^3} = \text{sabit} $ veya $ \frac{T_1^2}{R_1^3} = \frac{T_2^2}{R_2^3} $.
- Uydu Hareketi: Bir uydunun belirli bir yörüngede kalması için merkezcil kuvvete ihtiyaç duyar. Bu kuvveti kütle çekim kuvveti sağlar.
- Yörünge Hızı: $ v = \sqrt{\frac{GM}{r}} $ formülüyle bulunur (M: merkezi cismin kütlesi, r: yörünge yarıçapı).
- Kurtulma Hızı: Bir cismin bir gezegenin çekim alanından tamamen kurtulabilmesi için sahip olması gereken minimum hızdır. $ v_k = \sqrt{\frac{2GM}{R}} $ (R: gezegenin yarıçapı).
📝 Özetle: Bu konular birbirleriyle bağlantılıdır. Çembersel hareketin temel prensipleri, gezegen ve uydu hareketlerinde (kütle çekim etkisiyle) ve basit harmonik hareketin bazı modellerinde (örneğin yay sarkacının yatay düzlemdeki hareketi) karşımıza çıkar. Formülleri anlamaya ve uygulama alanlarını öğrenmeye odaklanın!
