Serbest düşme soruları ve çözümleri Test 1

🎓 Serbest düşme soruları ve çözümleri Test 1 - Ders Notu

Bu ders notu, "Serbest düşme soruları ve çözümleri Test 1" testinde karşılaşacağınız temel fizik kavramlarını, formülleri ve problem çözme yaklaşımlarını sade bir dille özetlemektedir. Testi çözmeden önce bu konuları tekrar gözden geçirmeniz, başarınızı artıracaktır.

📌 Serbest Düşme Nedir?

Serbest düşme, bir cismin sadece yer çekimi kuvvetinin etkisi altında hareket etmesidir. Bu hareket sırasında hava direnci gibi diğer dış kuvvetlerin etkisi genellikle ihmal edilir.

• Cisim, belirli bir yükseklikten ilk hızsız (yani $v_0 = 0$) bırakılır.
• Hareket boyunca cismin hızı sürekli artar.
• Hava direncinin ihmal edildiği durumlarda, tüm cisimler (ağırlıkları veya boyutları ne olursa olsun) aynı ivme ile düşer.

💡 İpucu: Günlük hayatta bir tüy ile bir taşı aynı anda bıraktığınızda farklı düşmelerinin nedeni hava direncidir. Fizik problemlerinde ise genellikle bu direnç yok sayılır.

🌍 Yer Çekimi İvmesi (g)

Yer çekimi ivmesi (g), serbest düşen bir cismin hızındaki artış miktarını gösteren sabit bir değerdir. Dünya üzerinde yaklaşık olarak sabittir.

• Yönü her zaman Dünya'nın merkezine doğrudur, yani aşağı yönlüdür.
• Değeri yaklaşık olarak $9.8 \text{ m/s}^2$'dir. Ancak fizik problemlerinde hesaplamaları kolaylaştırmak için genellikle $10 \text{ m/s}^2$ alınır.
• Yer çekimi ivmesi, cismin kütlesine veya şekline bağlı değildir.

⚠️ Dikkat: Sorularda "g" değerinin kaç alınacağı belirtilmemişse genellikle $10 \text{ m/s}^2$ olarak kabul edebilirsiniz, ancak belirtilmişse o değeri kullanın.

📝 Serbest Düşme Hareket Denklemleri (İlk Hızsız Düşme)

Bir cisim ilk hızsız olarak serbest bırakıldığında, hareketini açıklamak için kullanacağımız temel denklemler şunlardır:

• Anlık Hız Denklemi: Belli bir $t$ süresi sonunda cismin hızı ($v$) ne kadar olur?

  $v = g \cdot t$

  Örnek: $g=10 \text{ m/s}^2$ ise, 3 saniye sonra hızı $v = 10 \cdot 3 = 30 \text{ m/s}$ olur.

• Yükseklik (Yol) Denklemi: Belli bir $t$ süresi sonunda cisim ne kadar yol ($h$) alır?

  $h = \frac{1}{2}g \cdot t^2$

  Örnek: $g=10 \text{ m/s}^2$ ise, 2 saniyede aldığı yol $h = \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 2^2 = 5 \cdot 4 = 20 \text{ metre}$ olur.

• Zamansız Hız Denklemi: Belli bir $h$ yüksekliğinden düştüğünde cismin yere çarpma hızı ($v$) ne olur? (Zamanı bilmeden hız hesaplama)

  $v^2 = 2gh$

  Örnek: $g=10 \text{ m/s}^2$ ve $h=45 \text{ metre}$ ise, $v^2 = 2 \cdot 10 \cdot 45 = 900$. Yani $v = \sqrt{900} = 30 \text{ m/s}$ olur.

💡 İpucu: Bu denklemler, sabit ivmeli hareket denklemlerinin yer çekimi ivmesi ($a=g$) ve ilk hız ($v_0=0$) için özel halidir. Denklemleri ezberlemek yerine mantığını anlamaya çalışın.

🚀 Yukarıdan Aşağıya Atış Hareketi (İlk Hızlı Düşme)

Bu hareket, bir cismin yerden belli bir yükseklikten, aşağı yönde bir ilk hız ($v_0$) ile atılması durumudur. Serbest düşmeden farkı, başlangıçta bir hıza sahip olmasıdır.

• Anlık Hız Denklemi:

  $v = v_0 + g \cdot t$

• Yükseklik (Yol) Denklemi:

  $h = v_0 \cdot t + \frac{1}{2}g \cdot t^2$

• Zamansız Hız Denklemi:

  $v^2 = v_0^2 + 2gh$

⚠️ Dikkat: Bu denklemlerde de "g" ve "h" değerleri pozitif alınır. $v_0$ ve $v$ hızları da aşağı yönlü olduğu için genellikle pozitif kabul edilir. Yönleri karıştırmamak önemlidir.

⬆️ Aşağıdan Yukarıya Düşey Atış Hareketi

Bu hareket, bir cismin yerden yukarı doğru bir ilk hız ($v_0$) ile atılması durumudur. Cisim önce yavaşlar, tepe noktasında anlık olarak durur ve sonra serbest düşme hareketi yaparak geri döner.

• Tepe Noktasına Çıkış Süresi ($t_{\text{çıkış}}$): Cisim tepe noktasında anlık olarak durduğu için son hızı sıfırdır.

  $t_{\text{çıkış}} = \frac{v_0}{g}$

• Maksimum Yükseklik ($h_{\text{max}}$): Cismin çıkabileceği en yüksek nokta.

  $h_{\text{max}} = \frac{v_0^2}{2g}$

• Toplam Uçuş Süresi ($t_{\text{uçuş}}$): Cismin atıldığı seviyeye geri dönme süresi. Çıkış ve iniş süreleri eşittir.

  $t_{\text{uçuş}} = 2 \cdot t_{\text{çıkış}}$

• Aynı Seviyede Hız: Cisim atıldığı seviyeye geri döndüğünde, iniş hızı (büyüklük olarak) atıldığı ilk hıza eşittir ($v_{\text{iniş}} = v_0$).

💡 İpucu: Aşağıdan yukarıya atış hareketinde, cisim yukarı çıkarken ivme (g) hızı yavaşlatıcı yönde, aşağı inerken ise hızlandırıcı yöndedir. İvmenin yönü her zaman aşağı doğrudur.