All practice questions

8734 questions

Question 3201Question

Yalıtkan yatay bir düzlem üzerindeki xx-eksenine sabitlenmiş noktasal q1=+qq_1 = +q ve q2q_2 yüklerinden q1q_1 yükü x=dx = -d konumunda, q2q_2 yükü ise x=+2dx = +2d konumundadır. Bu yüklerin orijinde (x=0x = 0) oluşturdukları bileşke elektriksel alan sıfırdır.

Buna göre, x=+dx = +d noktasına noktasal q3=+qq_3 = +q yükü yerleştirilirse, bu yüke etki eden bileşke elektriksel kuvvetin büyüklüğü kaç kq2d2\frac{kq^2}{d^2} olur?

Show answer & explanation

Answer: 154\frac{15}{4}

Answer

Bileşke elektriksel kuvvetin büyüklüğü 154kq2d2\frac{15}{4} \frac{kq^2}{d^2} olur.
Doğru cevap olan 154\frac{15}{4} değeri, orijindeki elektrik alanın sıfır olmasından yola çıkılarak ikinci yükün +4q+4q olarak belirlenmesi ve ardından üçüncü yüke etki eden zıt yönlü kuvvetlerin vektörel farkının doğru şekilde hesaplanmasıyla elde edilir.

Step-by-Step Solution

1
Orijindeki bileşke elektriksel alanın sıfır olma koşulundan yararlanarak q2q_2 yükünün değerini ve işaretini belirlemek.
q2=+4qq_2 = +4q
Orijinde q1=+qq_1 = +q yükünün oluşturduğu alan +x+x yönündedir (sabit yük solda, alan sağa doğrudur). Bileşkenin sıfır olması için x=+2dx = +2d konumundaki q2q_2 yükünün orijinde oluşturduğu alan x-x yönünde (sola doğru) olmalıdır. Bu durum ancak q2q_2 yükünün pozitif olmasıyla mümkündür. Alanların büyüklük eşitliğinden: kqd2=kq2(2d)2    q2=+4qk \frac{q}{d^2} = k \frac{q_2}{(2d)^2} \implies q_2 = +4q bulunur.
2
x=+dx = +d noktasına yerleştirilen q3=+qq_3 = +q yüküne diğer yüklerin uyguladığı elektriksel kuvvetlerin yönlerini ve büyüklüklerini hesaplamak.
F13=14kq2d2F_{13} = \frac{1}{4} \frac{kq^2}{d^2} (+x+x yönünde) ve F23=4kq2d2F_{23} = 4 \frac{kq^2}{d^2} (x-x yönünde)
x=dx = -d konumundaki q1=+qq_1 = +q yükü, x=+dx = +d konumundaki q3=+qq_3 = +q yükünü iter (aralarındaki mesafe 2d2d olup, itme kuvveti sağa yani +x+x yönündedir). x=+2dx = +2d konumundaki q2=+4qq_2 = +4q yükü de q3q_3 yükünü iter (aralarındaki mesafe dd olup, itme kuvveti sola yani x-x yönündedir).
3
q3q_3 yüküne etki eden kuvvetlerin vektörel bileşkesini alarak net kuvvetin büyüklüğünü bulmak.
Fnet=154kq2d2F_{net} = \frac{15}{4} \frac{kq^2}{d^2}
Kuvvetler zıt yönlü olduğu için bileşke kuvvetin büyüklüğü, büyük olan kuvvetten küçük olanın çıkarılmasıyla bulunur: Fnet=F23F13=4kq2d214kq2d2=154kq2d2F_{net} = F_{23} - F_{13} = 4 \frac{kq^2}{d^2} - \frac{1}{4} \frac{kq^2}{d^2} = \frac{15}{4} \frac{kq^2}{d^2}.

Key Concept

Noktasal yüklerin oluşturduğu elektriksel alan ve elektriksel kuvvetin vektörel olarak hesaplanması.
Estimated Time:2m 0s
Question 3202Question

Bir çubuk mıknatısın, uçları duyarlı bir galvanometreye bağlı olan iletken bir bobine doğru yaklaştırılıp, bobinin içinden geçirilerek diğer taraftan uzaklaştırılması sürecinde gerçekleşen aşağıdaki olayları kronolojik olarak (ilk gerçekleşenden son gerçekleşene doğru) sıralayınız.

Drag items to arrange them in the correct order

Show answer & explanation

Answer

Mıknatısın bobine yaklaşmasıyla başlayan akı artışı ve buna karşı koyan birinci yöndeki indüksiyon akımı, mıknatıs merkezdeyken akı değişiminin anlık sıfırlanması, mıknatısın uzaklaşmasıyla başlayan akı azalışı ve son olarak buna karşı koyan zıt yöndeki indüksiyon akımı sırasıyla gerçekleşir.
Doğru sıralama, elektromanyetik indüksiyon olayının fiziksel nedensellik zincirini takip eder. Mıknatısın bobine yaklaşması akıyı artırır, Lenz Yasası gereği birinci yönde akım başlar, tam ortada akı değişimi durduğu için akım anlık sıfırlanır, uzaklaşırken akı azalır ve akıyı desteklemek için zıt yönde akım başlar.

Step-by-Step Solution

1
Mıknatısın bobine yaklaşma sürecindeki akı değişimini belirlemek
Bobinden geçen manyetik akı zamanla artar.
Mıknatıs bobine yaklaştıkça, bobin içinden geçen manyetik alan çizgilerinin sayısı artış gösterir.
2
Lenz Yasası'nı akı artışına uygulamak
Bobinde bu artışı engelleyecek yönde bir manyetik alan yaratacak birinci yönde akım indüklenir.
Sistemler dışarıdan yapılan manyetik akı değişimini her zaman sönümleyecek yönde tepki verir.
3
Mıknatısın bobinin tam ortasında bulunduğu andaki akı değişimini analiz etmek
Manyetik akı maksimuma ulaşır, akının zamana göre değişim hızı sıfır olur ve akım anlık olarak kesilir.
İndüksiyon emk'si manyetik akının değerine değil, akının zamana göre değişim hızına (türevine) bağlıdır.
4
Mıknatısın bobinden uzaklaşma sürecindeki akı değişimini belirlemek
Bobinden geçen manyetik akı zamanla azalır.
Mıknatıs bobinden uzaklaştıkça bobin içindeki manyetik alan çizgisi sayısı azalır.
5
Lenz Yasası'nı akı azalışına uygulamak
Bobinde bu azalışı destekleyecek yönde bir manyetik alan yaratacak zıt (ikinci) yönde akım indüklenir.
Azalan manyetik akıyı artırmak için bobin, mıknatısın manyetik alanıyla aynı yönlü bir manyetik alan oluşturur.

Key Concept

Faraday Yasası uyarınca indüksiyon emk'sinin manyetik akı değişim hızına bağlı olması ve Lenz Yasası gereğince indüksiyon akımının bu değişime karşı koyacak yönde oluşması.
Question 3203Question

Lazer ışığı (LASER - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), uyarılmış emisyon yoluyla ışığın şiddetlendirilmesi esasına dayanır.

Uyarılmış emisyon ve lazer ışığının özellikleri ile ilgili;

I. Aktif ortamda uyarılmış enerji seviyesindeki atom sayısının, temel seviyedeki atom sayısından fazla olması durumu olan 'tersine birikim' (population inversion) gerçekleşmeden sürekli lazer ışıması elde edilemez.
II. Uyarılmış emisyon sürecinde, uyarılmış bir elektronun alt enerji seviyesine geçmesini tetikleyen dış foton, bu geçiş s��rasında kendisi soğurulmadan sistemden ayrılır ve yanına yeni bir foton katarak yollarına devam ederler.
III. Lazer ışını yüksek enerjili ve odaklanmış olduğundan, boşluktaki yayılma hızı, aynı frekanstaki sıradan bir ışık kaynağının yaydığı ışığın boşluktaki yayılma hızından daha büyüktür.

yargılarından hangileri doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: I ve II

Answer

Birinci ve ikinci öncüller doğrudur. Sürekli lazer ışığı elde etmek için tersine birikim şarttır ve uyarılmış emisyonda tetikleyici foton soğurulmadan yeni oluşan fotonla birlikte aynı fazda yayılır. Lazer ışığının boşluktaki yayılma hızı sıradan ışıkla aynıdır.
Lazer ışığının üretilmesi için öncelikle aktif ortamdaki atomların çoğunun uyarılmış seviyede olması, yani tersine birikim durumunun sağlanması gerekir; dolayısıyla birinci öncül doğrudur. Uyarılmış emisyonda elektronu tetikleyen foton soğurulmaz ve yeni salınan fotonla birlikte aynı doğrultuda, aynı fazda ve aynı enerjide hareket ederler; bu yüzden ikinci öncül de doğrudur. Lazer ışığı bir elektromanyetik dalgadır ve boşlukta yayılma hızı sıradan ışığın boşluktaki hızıyla aynı olup ışık hızına eşittir; bu sebeple üçüncü öncül yanlıştır. Sonuç olarak birinci ve ikinci öncüller doğrudur.

Step-by-Step Solution

1
Tersine birikim (population inversion) kavramının analiz edilmesi
Lazer ışığının sürekli elde edilebilmesi için aktif ortamda uyarılmış durumdaki atom sayısının temel durumdakilerden fazla olması gerekir. Bu duruma tersine birikim denir. Dolayısıyla I. öncül doğrudur.
Lazerin sürekli çalışabilmesi için uyarılmış emisyon olayının zincirleme reaksiyon şeklinde devam etmesi gerekir.
2
Uyarılmış emisyon mekanizmasının incelenmesi
Uyarılmış bir atoma dışarıdan gönderilen uygun enerjili foton, elektronu alt seviyeye geçmeye zorlar. Bu esnada elektron alt seviyeye geçerken bir foton yayınlar. Tetikleyici foton soğurulmaz, yayılan yeni fotonla birlikte aynı faz, frekans ve doğrultuda hareket ederler. Dolayısıyla II. öncül doğrudur.
Uyarılmış emisyon sürecinde foton kaybı olmaz, aksine foton sayısı iki katına çıkar.
3
Lazer ışığının boşluktaki yayılma hızının değerlendirilmesi
Lazer ışığı bir elektromanyetik dalgadır. Tüm elektromanyetik dalgalar boşlukta aynı hızla, yani ışık hızı olan cc hızıyla yayılır. Lazer ışığının hızı sıradan ışığın hızından büyük değildir. Dolayısıyla III. öncül yanlıştır.
Elektromanyetik dalgaların boşluktaki yayılma hızı dalganın genliğine, enerjisine veya frekansına bağlı olmayıp sadece ortama bağlıdır.

Key Concept

Lazer ışınlarının uyarılmış emisyon yoluyla üretilmesi ve temel özellikleri
Question 3204Question

Sürtünmesiz eğimli bir viraja giren bir araç, rr yarıçaplı yatay dairesel yörüngede savrulmadan düzgün çembersel hareket yapmaktadır. Virajın yatay düzlemle yaptığı açı θ\theta olup, aracın kütlesi mm'dir.

Buna göre, araç virajı güvenli bir şekilde dönerken;

I. Yolun araca uyguladığı normal tepki kuvvetinin büyüklüğü, aracın ağırlığından fazladır.
II. Araca etki eden net kuvvet, yatay doğrultuda ve yörünge merkezine doğrudur.
III. Aracın aynı çizgisel süratle virajı daha büyük bir yarıçaplı yörüngede güvenli dönebilmesi için virajın eğim açısı θ\theta artırılmalıdır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: I ve II

Answer

I ve II yargılarının yer aldığı seçenek doğrudur.
I ve II yargılarının yer aldığı seçenek doğrudur. Düşey yönde dengede olan araç için normal kuvvetin düşey bileşeni ağırlığı karşıladığından normal kuvvet ağırlıktan büyüktür. Araç yatay çembersel hareket yaptığından net kuvvet yatay ve merkeze doğrudur. Sabit hızla daha büyük yarıçapta dönmek için ise eğim açısı azaltılmalıdır.

Step-by-Step Solution

1
Aracın hareket yörüngesini ve ivme yönünü analiz etme.
Araç yatay düzlemde düzgün çembersel hareket yaptığı için düşey ivmesi s��fırdır, ivmesi yalnızca yatay doğrultuda yörünge merkezine doğrudur. Newton'ın ikinci yasasına göre net kuvvet de yatay doğrultuda ve merkeze doğrudur.
Çembersel hareketin doğası gereği net kuvvet (merkezcil kuvvet) daima yörünge merkezine yöneliktir.
2
Düşey doğrultudaki kuvvet dengesini yazarak normal kuvveti bulma.
Düşey eksende ivme sıfır olduğundan, yolun uyguladığı normal kuvvetin düşey bileşeni (NcosθN \cos\theta) aracın ağırlığını (mgmg) dengeler: Ncosθ=mg    N=mgcosθN \cos\theta = mg \implies N = \frac{mg}{\cos\theta}. 0<θ<900 < \theta < 90^\circ aralığında cosθ<1\cos\theta < 1 olduğundan N>mgN > mg olur.
Düşey doğrultuda dengenin sağlanması normal kuvvet ile ağırlık arasındaki büyüklük ilişkisini belirler.
3
Yatay doğrultudaki net kuvveti yazarak hız bağıntısını elde etme.
Yataydaki net kuvvet normal kuvvetin yatay bileşenidir: Fnet=Nsinθ=mgtanθF_{net} = N \sin\theta = mg \tan\theta. Bu net kuvvet merkezcil kuvvete eşittir: mgtanθ=mv2r    tanθ=v2grmg \tan\theta = \frac{mv^2}{r} \implies \tan\theta = \frac{v^2}{gr}.
Yatay doğrultudaki net kuvvetin merkezcil kuvvete eşitlenmesi çizgisel sürat, yarıçap ve eğim açısı arasındaki ilişkiyi verir.
4
Yarıçap artışının eğim açısına etkisini yorumlama.
tanθ=v2gr\tan\theta = \frac{v^2}{gr} bağıntısına göre, çizgisel sürat vv sabit tutulurken yarıçap rr artırılırsa tanθ\tan\theta azalır. Bu durumda eğim açısı θ\theta da azalmalıdır.
Değişkenler arasındaki ters orantılı ilişkiyi matematiksel olarak doğrulamak.

Key Concept

Eğimli sürtünmesiz virajlarda normal kuvvet, merkezcil kuvvet ve güvenli dönüş şartlarının belirlenmesi.
Estimated Time:2m 30s
Question 3205Question

Kenar uzunlukları 3d3d ve 4d4d olan şekildeki KLMNKLMN dikdörtgeninin KK ve LL köşelerine sırasıyla +100q+100q ve 80q-80q elektrik yüklü noktasal iki cisim sabitlenmiştir. Buna göre, yükü +5q+5q olan noktasal bir cismi MM köşesinden NN köşesine götürmek için elektriksel kuvvetlere karşı yapılması gereken iş kaç kq2d\frac{kq^2}{d}'dir?

Show answer & explanation

Answer: 45

Answer

Elektriksel kuvvetlere karşı yapılması gereken iş 45kq2d45 \frac{kq^2}{d}'dir.
Elektriksel potansiyel skaler bir büyüklük olup bir noktadaki toplam potansiyel, yüklerin oluşturduğu potansiyellerin işaretiyle birlikte toplanmasıyla bulunur. N noktasının potansiyeli 9kqd9 \frac{kq}{d}, M noktasının potansiyeli 00 olduğundan, +5q+5q yükünün M'den N'ye taşınması sırasında elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş W=5q(9kqd0)=45kq2dW = 5q \cdot (9 \frac{kq}{d} - 0) = 45 \frac{kq^2}{d} olur.

Step-by-Step Solution

1
K ve L yüklerinin N noktasındaki toplam potansiyelini bulma.
VN=9kqdV_N = 9 \frac{kq}{d}
N noktasının K yüküne uzaklığı KN=4d|KN| = 4d, L yüküne uzaklığı ise dikdörtgenin köşegen uzunluğu olan LN=(3d)2+(4d)2=5d|LN| = \sqrt{(3d)^2 + (4d)^2} = 5d'dir. Potansiyel formülü V=kqrV = k\frac{q}{r} kullanılarak: VN=k100q4d+k80q5d=25kqd16kqd=9kqdV_N = k\frac{100q}{4d} + k\frac{-80q}{5d} = 25\frac{kq}{d} - 16\frac{kq}{d} = 9\frac{kq}{d} bulunur.
2
K ve L yüklerinin M noktasındaki toplam potansiyelini bulma.
VM=0V_M = 0
M noktasının K yüküne uzaklığı köşegen uzunluğu olan KM=5d|KM| = 5d, L yüküne uzaklığı ise LM=4d|LM| = 4d'dir. Potansiyel formülü kullanılarak: VM=k100q5d+k80q4d=20kqd20kqd=0V_M = k\frac{100q}{5d} + k\frac{-80q}{4d} = 20\frac{kq}{d} - 20\frac{kq}{d} = 0 bulunur.
3
Yapılan işi hesaplama.
W=45kq2dW = 45 \frac{kq^2}{d}
Elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, taşınan yük ile noktalar arasındaki potansiyel farkının çarpımıdır: W=q0(VNVM)=5q(9kqd0)=45kq2dW = q_0 (V_N - V_M) = 5q \cdot (9\frac{kq}{d} - 0) = 45\frac{kq^2}{d} elde edilir.

Key Concept

Elektriksel potansiyel skaler bir büyüklüktür ve elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, elektriksel potansiyel enerji değişimine eşittir.
Question 3206Question

Dik koordinat düzleminde, y=xy = \sqrt{x} eğrisi, yy-ekseni, y=1y = 1 ve y=3y = 3 doğruları arasında kalan boyalı bölgenin alanı kaç birimkaredir?

Show answer & explanation

Answer: 263\frac{26}{3}

Answer

Boyalı bölgenin alanı 263\frac{26}{3} birimkaredir.
Verilen bölge yy-eksenine dayalı olduğundan, eğri denklemi x=y2x = y^2 olarak yazılır ve y=1y=1 ile y=3y=3 sınırları arasında integral hesaplandığında 263\frac{26}{3} sonucuna ulaşılır.

Step-by-Step Solution

1
Verilen y=xy = \sqrt{x} ifadesini yy-eksenine göre integral alabilmek için xx değişkeni cinsinden ifade edelim.
x=y2x = y^2 elde edilir.
Alan y-ekseniyle sınırlandırıldığı için integralin yy değişkenine göre kurulması kolaylık sağlar.
2
Alanı belirten belirli integrali sınırlar y=1y = 1 ve y=3y = 3 olacak şekilde kuralım.
Alan=13y2dyAlan = \int_{1}^{3} y^2 \, dy
Belirli integral ile y-ekseni arasında kalan alan cdg(y)dy\int_{c}^{d} g(y) \, dy formülüyle hesaplanır.
3
Belirli integrali hesaplayalım.
13y2dy=[y33]13=333133=913=263\int_{1}^{3} y^2 \, dy = \left[ \frac{y^3}{3} \right]_{1}^{3} = \frac{3^3}{3} - \frac{1^3}{3} = 9 - \frac{1}{3} = \frac{26}{3}
İntegral alma kuralları uygulanarak üst sınırdan alt sınır çıkarılır.

Key Concept

Bir eğrinin y-ekseni ile sınırladığı bölgenin alanının belirli integral yardımıyla hesaplanması.

Alternative Method

Alanı x-eksenine göre iki bölgenin farkı olarak da bulabiliriz: y=3y=3 doğrusu, y-ekseni ve y=xy=\sqrt{x} eğrisi arasında kalan dikdörtgenin alanından (3×9=273 \times 9 = 27), alttaki boşlukları (1×1=11 \times 1 = 1 büyüklüğünde kare ve 19xdx=523\int_{1}^{9} \sqrt{x} \, dx = \frac{52}{3} alanı) çıkararak: 271523=26523=26327 - 1 - \frac{52}{3} = 26 - \frac{52}{3} = \frac{26}{3} elde edilir.
Estimated Time:2m 0s
Question 3207Question

Sayfa düzleminde bulunan ve üzerinden sabit II akımı geçen bükülmüş bir iletken tel, sayfa düzlemine paralel ve sağa doğru yönelmiş düzgün B\vec{B} manyetik alanı içerisine yerleştirilmiştir. Tel; uzunluğu LL olan KLKL bölümü, uzunluğu LL olan LMLM bölümü ve uzunluğu 2L2L olan MNMN bölümünden oluşmaktadır. KLKL bölümü manyetik alan çizgilerine paralel, LMLM bölümü manyetik alan çizgilerine dik ve MNMN bölümü ise manyetik alan çizgileriyle 3030^\circ lik açı yapacak şekilde durmaktadır.

Buna göre; telin KLKL, LMLM ve MNMN bölümlerine etki eden manyetik kuvvetlerin büyüklükleri FKLF_{KL}, FLMF_{LM} ve FMNF_{MN} arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisidir?
(sin30=0,5\sin 30^\circ = 0,5)

Show answer & explanation

Answer: FLM=FMN>FKLF_{LM} = F_{MN} > F_{KL}

Answer

LM ve MN bölümlerine etki eden manyetik kuvvetlerin büyüklükleri birbirine eşittir ve bu kuvvetler KL bölümüne etki eden sıfır büyüklüğündeki kuvvetten daha büyüktür (FLM=FMN>FKLF_{LM} = F_{MN} > F_{KL}).
Düzgün manyetik alanda akım taşıyan tele etki eden kuvvet F=BILsinθF = BIL\sin\theta bağıntısıyla hesaplanır. KL bölümü alan çizgilerine paralel olduğundan bu bölüme etki eden kuvvet sıfırdır. LM bölümü alana dik olduğundan kuvvet BILBIL kadardır. MN bölümü ise 2L2L boyunda olup alana 3030^\circ lik açıyla durduğundan etki eden kuvvet BI2Lsin30=BILB \cdot I \cdot 2L \cdot \sin 30^\circ = BIL olur. Bu durumda LM ve MN bölümlerine etki eden kuvvetler birbirine eşit olup KL bölümündeki kuvvetten büyüktür.

Step-by-Step Solution

1
Manyetik alan içerisindeki akım taşıyan düz tele etki eden manyetik kuvvet formülünü belirlemek.
F=BILsinθF = B \cdot I \cdot L \cdot \sin\theta formülü kullanılır. Burada BB manyetik alan şiddeti, II akım şiddeti, LL telin uzunluğu ve θ\theta ise tel ile manyetik alan çizgileri arasındaki açıdır.
Her bir tel segmentine etki eden kuvvetin matematiksel ifadesini oluşturmak.
2
KLKL bölümüne etki eden manyetik kuvveti hesaplamak.
KLKL bölümü manyetik alana paralel yerleştirilmiştir (θ=0\theta = 0^\circ). Dolayısıyla, FKL=BILsin0=0F_{KL} = B \cdot I \cdot L \cdot \sin 0^\circ = 0 olur.
Manyetik alana paralel tellere manyetik kuvvet etki etmediğini göstermek.
3
LMLM bölümüne etki eden manyetik kuvveti hesaplamak.
LMLM bölümü manyetik alana dik yerleştirilmiştir (θ=90\theta = 90^\circ). Dolayısıyla, FLM=BILsin90=BILF_{LM} = B \cdot I \cdot L \cdot \sin 90^\circ = B \cdot I \cdot L olur.
Manyetik alana dik tellere etki eden kuvvetin maksimum değerde olduğunu hesaplamak.
4
MNMN bölümüne etki eden manyetik kuvveti hesaplamak.
MNMN bölümünün boyu 2L2L olup manyetik alanla 3030^\circ lik açı yapmaktadır. Dolayısıyla, FMN=BI(2L)sin30=BI2L0,5=BILF_{MN} = B \cdot I \cdot (2L) \cdot \sin 30^\circ = B \cdot I \cdot 2L \cdot 0,5 = B \cdot I \cdot L olur.
Telin uzunluğu ve manyetik alanla yaptığı açıyı hesaba katarak kuvvet büyüklüğünü bulmak.
5
Hesaplanan kuvvet büyüklüklerini birbiriyle kıyaslamak.
FLM=BILF_{LM} = BIL, FMN=BILF_{MN} = BIL ve FKL=0F_{KL} = 0 olduğundan, FLM=FMN>FKLF_{LM} = F_{MN} > F_{KL} ilişkisi elde edilir.
Soru kökünde istenen sıralama bağıntısını kurmak.

Key Concept

Manyetik alan içerisindeki akım geçen düz tele etki eden manyetik kuvvet
Estimated Time:2m 0s
Question 3208Question

Hava direncinin ihmal edildiği ve yer çekimi ivmesinin g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 olduğu bir ortamda, eğim açısı 3737^\circ olan yeterince uzun ve sabit bir eğik düzlemin tepe noktasından bir cisim, yatay doğrultuda v0=20 m/sv_0 = 20\text{ m/s} büyüklüğünde bir hızla fırlatılıyor.

Buna göre, cisim fırlatıldıktan kaç saniye sonra eğik düzlem yüzeyine çarpar?

(sin37=0,6\sin 37^\circ = 0,6; cos37=0,8\cos 37^\circ = 0,8)

Show answer & explanation

Answer: 3,03,0

Answer

Uçuş süresi 3,03,0 saniyedir.
Doğru cevap 3,03,0 saniyedir. Cisim yatay doğrultuda v0=20 m/sv_0 = 20\text{ m/s} hızla atıldığından tt sürede yatayda x=20tx = 20t kadar yol alır. Düşey doğrultuda ise yer çekimi ivmesiyle serbest düşme yaparak y=5t2y = 5t^2 kadar yol alır. Eğik düzlem yüzeyine çarptığı anda eğim açısı gereği düşey yer değiştirmenin yatay yer değiştirmeye oranı tan37=34\tan 37^\circ = \frac{3}{4} olmalıdır. Buradan 34=5t220t    34=t4    t=3 s\frac{3}{4} = \frac{5t^2}{20t} \implies \frac{3}{4} = \frac{t}{4} \implies t = 3\text{ s} olarak hesaplanır.

Step-by-Step Solution

1
Yatay ve düşey doğrultulardaki yer deği��tirme denklemlerini yazmak.
Yatay doğrultudaki sabit hızlı hareketten x=v0t=20tx = v_0 \cdot t = 20t ve düşey doğrultudaki serbest düşme hareketinden y=12gt2=5t2y = \frac{1}{2}gt^2 = 5t^2 denklemleri elde edilir.
Yer çekimi ivmesi sadece düşey doğrultuda etki ettiğinden yatay hız korunurken düşeyde cisim serbest düşme yapar.
2
Eğik düzlemin geometrisini kullanarak yatay ve düşey yer değiştirmeler arasındaki bağıntıyı kurmak.
tan37=yx    34=5t220t\tan 37^\circ = \frac{y}{x} \implies \frac{3}{4} = \frac{5t^2}{20t} denklemi elde edilir.
Cismin eğik düzleme çarptığı andaki yatay ve düşey koordinatlarının oranı, eğik düzlemin yatay ile yaptığı açının tanjant değerine eşit olmalıdır.
3
Elde edilen denklemden zaman (tt) değişkenini çekmek.
34=t4    t=3 s\frac{3}{4} = \frac{t}{4} \implies t = 3\text{ s} bulunur.
İkinci adımdaki rasyonel ifadeler sadeleştirilerek uçuş süresi doğrudan hesaplanır.

Key Concept

Yatay atış hareketinin bileşenlerinin bağımsızlığı ve eğik düzlem geometrisiyle ilişkilendirilmesi.
Estimated Time:2m 0s
Question 3209Question

Hava etkilerinin tamamen ihmal edildiği bir ortamda, yatay düzlem üzerinde 12 m/s12\text{ m/s} sabit hızla ilerleyen üstü açık bir vagonun tabanından, vagona göre düşey yukarı doğrultuda 16 m/s16\text{ m/s} hızla küçük bir cisim fırlatılıyor. Cisim tekrar vagonun içine düştüğü ana kadar geçen sürede, yerdeki durgun bir gözlemciye göre cismin hız vektörü ile ivme vektörü arasındaki açının alabileceği en küçük değer kaç derecedir?

(g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2; sin37=cos53=0,6\sin 37^\circ = \cos 53^\circ = 0,6; cos37=sin53=0,8\cos 37^\circ = \sin 53^\circ = 0,8)

Show answer & explanation

Answer: 37

Answer

Cismin hız vektörü ile ivme vektörü arasındaki açının alabileceği en küçük değer 37 derecedir.
Yerdeki durgun gözlemciye göre cismin yatay hız bileşeni vagonun hızıyla aynı (12 m/s12\text{ m/s}) kalırken, düşey hız bileşeni iniş sürecinde artarak inişin sonunda maksimum değerine (16 m/s-16\text{ m/s}) ulaşır. Bu anda hız vektörü yatay doğrultuyla aşağı yönlü 5353^\circ açı yapar. Yer çekimi ivmesi her zaman düşey aşağı yönlü olduğundan, hız vektörü ile ivme vektörü arasındaki açı bu anda en küçük değeri olan 3737^\circ değerini alır.

Step-by-Step Solution

1
Vagonun yatay hızı ile cismin vagona göre düşey ilk hızını birleştirerek yerdeki gözlemciye göre ilk hız vektörünü belirleyin.
Yerdeki gözlemciye göre cismin ilk hız vektörü v0=12i^+16j^ m/s\vec{v}_0 = 12\hat{i} + 16\hat{j}\text{ m/s} olur.
Bağıl hareket ilkelerine göre, cismin yere göre hızı, vagonun hızı ile cismin vagona göre hızının vektörel toplamına eşittir.
2
Cismin havada kalma (uçuş) süresini hesaplayın.
tuc¸us¸=2vy0g=21610=3,2 st_{\text{uçuş}} = \frac{2 \cdot v_{y0}}{g} = \frac{2 \cdot 16}{10} = 3,2\text{ s}
Düşey doğrultudaki hareket yer çekimi ivmesi altında gerçekleşen sabit ivmeli harekettir.
3
Cismin vagona geri düştüğü andaki yere göre hız bileşenlerini belirleyin.
Yatay hız bileşeni vx=12 m/sv_x = 12\text{ m/s} (sabit), düşey hız bileşeni ise vy=16 m/sv_y = -16\text{ m/s} olur.
Yatay doğrultuda net kuvvet etki etmediğinden yatay hız korunur; düşey doğrultuda ise hareket simetrik olduğundan hız büyüklüğ�� aynı kalıp yön değiştirir.
4
Hız vektörünün doğrultusunu belirleyerek yer çekimi ivme vektörü ile arasındaki en küçük açıyı hesaplayın.
Cismin hız vektörü yatay doğrultuyla aşağı yönlü 5353^\circ açı yapar. Düşey yer çekimi ivmesiyle yaptığı açı ise 9053=3790^\circ - 53^\circ = 37^\circ olur. Hareket boyunca açı sürekli azaldığından bu değer en küçük açıdır.
İvme vektörü her an düşey aşağı yönlüdür. Hız vektörünün düşey doğrultuya en çok yaklaştığı an hareketin son anıdır, dolayısıyla aradaki açı bu anda minimum değerine ulaşır.

Key Concept

İki Boyutta Hareket - Yatay Hızlı Araçtan Atılan Cismin Hareketi ve Vektörel Hız-İvme İlişkisi
Question 3210Question

Sürtünmesiz yatay bir tabla, merkezinden geçen düşey bir eksen etrafında sabit ω\omega açısal hızıyla döndürülmektedir. Tablanın üzerindeki m=2 kgm = 2\text{ kg} kütleli noktasal bir cisim, yay sabiti k=160 N/mk = 160\text{ N/m} ve doğal (gerilmemiş) boyu L0=40 cmL_0 = 40\text{ cm} olan esnek bir yayla dönme eksenine bağlanmıştır.

Tabla döndürülürken cisim dengeli bir şekilde r=50 cmr = 50\text{ cm} yarıçaplı yörüngede düzgün çembersel hareket yaptığına göre, tablanın dönme açısal hızı ω\omega kaç rad/s\text{rad/s}'dir?

Show answer & explanation

Answer: 4

Answer

Dönme açısal hızı 4 rad/s olan seçenek doğrudur.
Dönme açısal hızı 4 rad/s olan seçenek doğrudur. Çünkü yayın uzama miktarı (x=0,1 mx = 0,1\text{ m}) üzerinden hesaplanan yay kuvveti (16 N16\text{ N}), yatay düzlemdeki net kuvvet olarak merkezcil kuvvete (mω2rm\omega^2r) eşitlendiğinde açısal hız ω=4 rad/s\omega = 4\text{ rad/s} bulunur.

Step-by-Step Solution

1
Yayın uzama miktarını (xx) hesaplayın.
x=rL0=50 cm40 cm=10 cm=0,1 mx = r - L_0 = 50\text{ cm} - 40\text{ cm} = 10\text{ cm} = 0,1\text{ m}
Yayda oluşan geri çağırıcı kuvveti bulabilmek için yayın doğal boyundan ne kadar saptığını (uzadığını) belirlememiz gerekir.
2
Yayın cisme uyguladığı kuvvetin (FsF_s) büyüklüğünü hesaplayın.
Fs=kx=160 N/m0,1 m=16 NF_s = k \cdot x = 160\text{ N/m} \cdot 0,1\text{ m} = 16\text{ N}
Hooke Yasası'na göre yay kuvveti, yay sabiti ile uzama miktarının çarpımına eşittir.
3
Net kuvveti merkezcil kuvvete eşitleyerek açısal hızı (ω\omega) bulun.
Fnet=Fs=mω2r    16=2ω20,5    16=1ω2    ω=4 rad/sF_{\text{net}} = F_s = m \omega^2 r \implies 16 = 2 \cdot \omega^2 \cdot 0,5 \implies 16 = 1 \cdot \omega^2 \implies \omega = 4\text{ rad/s}
Sürtünmesiz yatay düzlemde cisme etki eden net yatay kuvvet sadece yay kuvvetidir. Bu net kuvvet, cismin dairesel yörüngede kalmasını sağlayan merkezcil kuvvettir.

Key Concept

Merkezcil kuvvet, dairesel hareket yapan cisimlerin üzerindeki net yatay kuvvettir. Bu sistemde net yatay kuvvet yay kuvvetidir.
Question 3211Question

Sürtünmesiz ve yalıtkan yatay bir düzlem üzerinde oluşturulan xx ekseni doğrultusunda, +12q+12q yüklü noktasal cisim x=0x = 0 noktasına, 8q-8q yüklü noktasal cisim ise x=4dx = 4d noktasına sabitlenmiştir.

Buna göre, +q+q yüklü başka bir noktasal cismi bu eksen üzerindeki K(x=3d)K (x = 3d) noktasından L(x=6d)L (x = 6d) noktasına götürmek için elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş kaç kq2dk\frac{q^2}{d}'dir?

(k: Coulomb sabiti)

Show answer & explanation

Answer: 2

Answer

Elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş 2 k*q^2/d'dir.
Elektriksel potansiyel skaler bir büyüklük olduğundan cebirsel olarak toplanır. K noktasındaki net potansiyel 4kqd-4\frac{kq}{d} ve L noktasındaki net potansiyel 2kqd-2\frac{kq}{d} olarak bulunur. Yapılan iş W=q(VLVK)W = q(V_L - V_K) formülünden +2kq2d+2\frac{kq^2}{d} olarak hesaplanır. Bu nedenle doğru cevap 2 değerini içeren seçenektir.

Step-by-Step Solution

1
K noktasındaki toplam elektriksel potansiyeli (VKV_K) hesaplamak.
VK=k(12q)3d+k(8q)d=4kqd8kqd=4kqdV_K = \frac{k(12q)}{3d} + \frac{k(-8q)}{d} = 4\frac{kq}{d} - 8\frac{kq}{d} = -4\frac{kq}{d}
Bir noktanın elektriksel potansiyeli, o noktada oluşan her bir yükün potansiyellerinin skaler toplamıdır.
2
L noktasındaki toplam elektriksel potansiyeli (VLV_L) hesaplamak.
VL=k(12q)6d+k(8q)2d=2kqd4kqd=2kqdV_L = \frac{k(12q)}{6d} + \frac{k(-8q)}{2d} = 2\frac{kq}{d} - 4\frac{kq}{d} = -2\frac{kq}{d}
İş hesabı için cismin ulaştığı son noktanın potansiyelini bilmemiz gerekir.
3
+q+q yükünü K noktasından L noktasına götürmek için elektriksel kuvvetlere karşı yapılan işi (WW) hesaplamak.
W=q(VLVK)=q(2kqd(4kqd))=+2kq2dW = q \cdot (V_L - V_K) = q \cdot \left(-2\frac{kq}{d} - \left(-4\frac{kq}{d}\right)\right) = +2\frac{kq^2}{d}
Elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, taşınan yük ile gidilen iki nokta arasındaki potansiyel farkının çarpımına eşittir (W=qΔVW = q \cdot \Delta V).

Key Concept

Noktasal yüklerin elektriksel potansiyeli skaler bir büyüklüktür ve elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, taşınan yük ile potansiyel farkının çarpımı ile bulunur.

Alternative Method

Elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, sistemin elektriksel potansiyel enerjisindeki değişime eşittir (W=ΔEp=Ep,sonEp,ilkW = \Delta E_p = E_{p,\text{son}} - E_{p,\text{ilk}}). Taşınan +q+q yükünün ilk durumdaki potansiyel enerjisi Ep,K=qVK=4kq2dE_{p,K} = q \cdot V_K = -4\frac{kq^2}{d} ve son durumdaki potansiyel enerjisi Ep,L=qVL=2kq2dE_{p,L} = q \cdot V_L = -2\frac{kq^2}{d} olarak hesaplanıp farkı alınarak da sonuca ulaşılabilir.
Estimated Time:2m 0s
Question 3212Question

Yatay düzlemle 3737^\circ lik açı yapan sürtünmesiz eğik düzlem üzerine, uzunluğu 1 m1\text{ m} olan iletken bir tel çubuk yatay doğrultuda konulmuştur. Ortamda düşey yukarı yönlü ve büyüklüğü 2,5 T2,5\text{ T} olan düzgün bir B\vec{B} manyetik alanı bulunmaktadır. Tel çubuk serbest bırakıldıktan sonra eğik düzlem üzerinde 3 m3\text{ m} yol aldığı anda, çubuğun uçları arasında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti (emk) kaç Volt olur? (g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2; sin37=0,6\sin 37^\circ = 0,6; cos37=0,8\cos 37^\circ = 0,8)

Show answer & explanation

Answer: 12

Answer

İletken çubuğun uçları arasında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti 12 Volt'tur.
İletken çubuk eğik düzlemde sürtünmesiz bir şekilde yerçekimi etkisiyle a = g * sin(37°) = 6 m/s^2 ivmeyle hızlanır. 3 m yol aldığında hızı v = 6 m/s olur. Manyetik alan düşey yukarı yönlü olduğundan, hızın bu alana dik olan yatay bileşeni v_x = v * cos(37°) = 4,8 m/s kullanılır. Uçlar arasındaki indüksiyon emk'si epsilon = B * L * v_x = 2,5 * 1 * 4,8 = 12 V olarak hesaplanır.

Step-by-Step Solution

1
Çubuğun üzerindeki kuvvetleri analiz ederek ivmesini hesaplayın.
a = 6 m/s^2
Çubuk açık uçlu olduğundan akım geçmez ve devrede manyetik kuvvet oluşmaz. Bu nedenle çubuk sadece yerçekimi kuvvetinin eğik düzleme paralel bileşeniyle hızlanır: a = g * sin(37°) = 10 * 0,6 = 6 m/s^2.
2
Çubuğun 3 m yol aldıktan sonraki hızını hesaplayın.
v = 6 m/s
Zamansız hız formülü (v^2 = 2 * a * x) kullanılarak: v^2 = 2 * 6 * 3 = 36 ve buradan v = 6 m/s bulunur.
3
Çubuğun hızının düşey manyetik alan doğrultusuna dik (yatay) bileşenini bulun.
v_x = 4,8 m/s
Manyetik alan düşey doğrultuda olduğundan, indüksiyona katkı sağlayan hız bileşeni alana dik olan yatay hız bileşenidir: v_x = v * cos(37°) = 6 * 0,8 = 4,8 m/s.
4
Motional (hareket) indüksiyon emk formülünü uygulayarak sonucu hesaplayın.
epsilon = 12 V
epsilon = B * L * v_x = 2,5 * 1 * 4,8 = 12 V.

Key Concept

Manyetik alanda hareket ettirilen iletken telin uçları arasında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti (emk) ve mekanik hareketin entegrasyonu.
Estimated Time:2m 30s
Question 3213Question

Yalıtkan ve sürtünmesiz yatay düzlemde sabit tutulan pozitif yüklü iki noktasal cismin oluşturduğu elektriksel alanda, bu yüklerin orta dikme çizgisi üzerindeki bir noktadan serbest bırakılan negatif yüklü noktasal bir cisim yüklerin orta noktasına doğru yaklaşırken sistemin elektriksel potansiyel enerjisi azalır.

Show answer & explanation

Answer: True

Answer

İfade doğrudur. Negatif yüklü cisim pozitif yüklere yaklaştıkça, elektriksel kuvvetler cismin hareket yönünde pozitif iş yapar ve bu durum sistemin elektriksel potansiyel enerjisinde bir azalmaya yol açar.
Negatif yüklü cisim pozitif yüklere doğru hareket ederken elektriksel kuvvetlerin yönünde yer değiştirir, bu nedenle elektriksel kuvvetler pozitif iş yapar. Elektriksel kuvvetlerin pozitif iş yapması sistemin potansiyel enerjisini azaltır.

Step-by-Step Solution

1
Sabit tutulan iki pozitif yükün orta dikme çizgisi üzerindeki negatif yüklü cisme uyguladığı net elektriksel kuvvetin yönünü belirlemek.
Her iki pozitif yük de negatif yüklü cismi kendine doğru çeker. Bu iki çekim kuvvetinin yatay bileşenleri birbirini sadeleştirirken, düşey bileşenleri yüklerin orta noktasına doğru yönelmiş net bir kuvvet oluşturur.
Cismin hangi yönde ivmeleneceğini veya hareket eğiliminde olacağını bulmak için net kuvvetin yönü bilinmelidir.
2
Negatif yük orta noktaya doğru hareket ederken elektriksel kuvvetlerin yaptığı işin işaretini analiz etmek.
Cisim net kuvvetle aynı yönde hareket etti��i için elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş pozitif (W>0W > 0) olur.
Kuvvet ile yer değiştirme aynı yönlü olduğunda yapılan fiziksel iş pozitiftir.
3
Yapılan iş ile elektriksel potansiyel enerji değişimi arasındaki ilişkiyi kurmak.
Elektriksel potansiyel enerjideki değişim, elektriksel kuvvetlerin yaptığı işin negatif işaretlisine eşittir (ΔEp=W\Delta E_p = -W). W>0W > 0 olduğundan ΔEp<0\Delta E_p < 0 olur, yani potansiyel enerji azalır.
Muhafazakar (korunumlu) alanlarda yapılan iş ile potansiyel enerji arasındaki temel ilişkiyi uygulamak.

Key Concept

Elektriksel potansiyel enerji değişimi ile elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş arasındaki ilişki.
Question 3214Question

Sürtünmesiz düşey bir ray üzerinde hareket eden 0,5 kg0,5\text{ kg} kütleli noktasal bir cisim, R=2 mR = 2\text{ m} yarıçaplı dairesel rayın en üst noktası olan zirveden geçerken çizgisel sürati v=6 m/sv = 6\text{ m/s} olmaktadır. Buna göre, cisim bu en üst noktadan ge��erken rayın cisme uyguladığı tepki kuvvetinin büyüklüğü kaç N\text{N}'dur? (g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 alınız.)

Show answer & explanation

Answer: 4

Answer

Rayın cisme uyguladığı tepki kuvvetinin büyüklüğü 4 N4\text{ N}'dur.
Düşey düzlemde çembersel hareketin en üst noktasında, merkeze doğru etki eden net kuvvet rayın tepki kuvveti (NN) ile yerçekimi kuvvetinin (mgmg) toplamıdır. Bu net kuvvet merkezcil kuvvete eşit olduğundan N+mg=mv2RN + mg = \frac{mv^2}{R} bağıntısı kurulur. Verilen m=0,5 kgm = 0,5\text{ kg}, v=6 m/sv = 6\text{ m/s}, R=2 mR = 2\text{ m} ve g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 değerleri yerine yazıldığında N+5=9N + 5 = 9 eşitliğinden rayın tepki kuvveti 4 N4\text{ N} olarak elde edilir.

Step-by-Step Solution

1
Merkezcil ivmenin büyüklüğünü hesaplama
am=18 m/s2a_m = 18\text{ m/s}^2
Dairesel yörüngede hareket eden bir cismin merkezcil ivmesi am=v2Ra_m = \frac{v^2}{R} bağıntısıyla bulunur.
2
Merkezcil kuvvetin büyüklüğünü hesaplama
Fm=9 NF_m = 9\text{ N}
Merkezcil kuvvet, net kuvvet olup Fm=mamF_m = m \cdot a_m şeklinde hesaplanır.
3
Düşey rayın en üst noktasında kuvvetlerin yönünü belirleme
Yerçekimi kuvveti (G=5 NG = 5\text{ N}) aşağıya doğru, rayın tepki kuvveti (NN) aşağıya doğrudur.
Cisim dairesel rayın iç kısmında en üstte iken hem yerçekimi hem de rayın itme kuvveti merkeze (aşağıya) doğrudur.
4
Tepki kuvvetini bulma
N=4 NN = 4\text{ N}
Net kuvvet merkeze doğru olup Fnet=N+G=FmF_{net} = N + G = F_m eşitliğinden N=FmG=95=4 NN = F_m - G = 9 - 5 = 4\text{ N} elde edilir.

Key Concept

Düşey düzlemde dairesel hareket yapan cisimler için en üst noktada merkezcil kuvvet, yerçekimi kuvveti ile yüzey tepki kuvvetinin toplamına eşittir.
Question 3215Question

Yer'in ekvator bölgesi üzerinde, manyetik alan çizgileri yatay doğrultuda ve coğrafi kuzey yönündedir. Bu bölgede, yer yüzeyine doğru dik olarak (aşağı yönde) düşey doğrultuda hareket eden pozitif elektrikle yüklü bir parçacık atmosferden içeri girmektedir.

Buna göre, bu parçacığa etki eden manyetik kuvvet hangi coğrafi yöndedir?

Show answer & explanation

Answer: Doğu

Answer

Manyetik kuvvet coğrafi doğu yönündedir.
Pozitif yüklü parçacığa etki eden manyetik kuvvetin yönü sağ el kuralı kullanılarak bulunur. Sağ elin başparmağı hız vektörünü (aşağı yönde), dört parmağı manyetik alan vektörünü (kuzey yönünde) gösterecek şekilde tutulduğunda, avuç içinin gösterdiği yön pozitif yüklü parçacığa etki eden manyetik kuvvetin yönünü verir. Parçacık pozitif yüklü olduğu için kuvvet avuç içi yönünde, yani doğu yönündedir.

Step-by-Step Solution

1
Parçacığın hız vektörünün (v\vec{v}) ve ortamdaki manyetik alan vektörünün (B\vec{B}) yönlerini belirlemek.
Hız vektörü yer yüzeyine doğru (aşağı yönde, z^-\hat{z} veya yerin merkezine doğru), manyetik alan ise coğrafi kuzey yönündedir (+y^+\hat{y}).
Manyetik kuvvet yönünü bulabilmek için öncelikle hız ve manyetik alan vektörlerinin yönlerinin doğru tespit edilmesi gerekir.
2
Sağ el kuralını pozitif yüklü parçacık için uygulamak.
Başparmak aşağı yönü (hız), dört parmak kuzey yönünü (manyetik alan) gösterecek şekilde sağ el konumlandırıldığında, avuç içi sağ elin dışına doğru yani coğrafi doğu yönünü (+x^+\hat{x}) gösterir.
Pozitif yüklü parçacıklara etki eden manyetik kuvvet, F=q(v×B)\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B}) bağıntısı gereği, sağ elin avuç içi yönündedir.
3
Kuvvetin yönünü nihai olarak doğrulamak.
Manyetik kuvvet yönü coğrafi doğudur.
Bulunan yönün hem hıza hem de manyetik alana dik olduğu doğrulanır.

Key Concept

Yüklü parçacıklara düzgün manyetik alanda etki eden manyetik kuvvetin yönünün sağ el kuralı ile bulunması.
Estimated Time:1m 30s
Question 3216Question

Düşey doğrultuda yukarı doğru 10 m/s10\text{ m/s} sabit hızla yükselmekte olan bir balondan, balon yerden belirli bir yükseklikteyken bir taş balona göre yatay doğrultuda 15 m/s15\text{ m/s} hızla fırlatılmaktadır. Sürtünmelerin ihmal edildiği ve yer çekimi ivmesinin g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 olduğu ortamda taş, yere 25 m/s25\text{ m/s} büyüklüğünde bir hızla çarpmaktadır. Buna göre, taşın yere çarptığı noktanın, fırlatıldığı anda balonun düşey hizasına olan yatay uzaklığı kaç metredir?

Show answer & explanation

Answer: 45

Answer

Taşın yere çarptığı noktanın, atıldığı andaki düşey hizasına olan yatay uzaklığı 45 metredir.
Taşın yere göre ilk hızı, balonun yukarı yönlü 10 m/s10\text{ m/s} hızı ile taşın balona göre yatay 15 m/s15\text{ m/s} hızının bileşkesidir. Taş yere 25 m/s25\text{ m/s} hızla çarptığında yatay hızı korunarak 15 m/s15\text{ m/s} kalır, düşey hızı ise aşağı yönlü 20 m/s20\text{ m/s} olur. Düşey hızın +10 m/s+10\text{ m/s}'den 20 m/s-20\text{ m/s}'ye değişmesi 3 s3\text{ s} sürer. Bu sürede yatayda alınan yol 15×3=45 m15 \times 3 = 45\text{ m} olur.

Step-by-Step Solution

1
Taşın yere göre ilk hız vektörünü belirlemek
v0x=15 m/sv_{0x} = 15\text{ m/s} (yatay) ve v0y=10 m/sv_{0y} = 10\text{ m/s} (yukarı doğru)
Taş balondan fırlatıldığı için yere göre hızı, balonun hızı ile taşın balona göre hızının vektörel toplamına eşittir.
2
Taşın yere çarpma anındaki düşey hızını hesaplamak
vy=20 m/sv_y = 20\text{ m/s} (aşağı doğru)
Yatay hız sürtünmesiz ortamda sabit kalır (vx=15 m/sv_x = 15\text{ m/s}). Yere çarpma hızı 25 m/s25\text{ m/s} olduğundan, Pisagor bağıntısı kullanılarak düşey hız bulunur.
3
Uçuş süresini bulmak
t=3 st = 3\text{ s}
Düşey doğrultudaki hız değişimi yer çekimi ivmesi (g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2) tarafından belirlenir: Δvy=gt\Delta v_y = g \cdot t formülünden süre çekilir.
4
Yatayda alınan yolu hesaplamak
x=45 mx = 45\text{ m}
Yatay doğrultuda ivme olmadığından cisim sabit hızlı hareket yapar: x=vxtx = v_x \cdot t.

Key Concept

Balona göre fırlatılan cisimlerin eğik atış hareketi ve bağıl hız prensipleri
Question 3217Question

Öz-indüksiyon katsayısı LL olan bobin, iç direnci önemsiz üreteç, reosta ve açık durumda olan SS anahtarı ile şekildeki elektrik devresi kurulmuştur. Bobinin ekseni üzerinde ve bobine yakın bir konumda iletken bir tel halka hareketsiz tutulmaktadır.

Buna göre;
I. SS anahtarı kapatıldığı anda, bobin devresinde üreteç akımıyla zıt yönlü bir öz-indüksiyon akımı oluşur.
II. SS anahtarı kapatılırken, iletken halkada bobinin halka merkezinde oluşturduğu manyetik alanla zıt yönlü manyetik alan üreten bir indüksiyon akımı oluşur.
III. Anahtar kapalıyken reostanın sürgüsü devrenin eşdeğer direncini artıracak yönde hareket ettirildiğinde, halkada oluşan indüksiyon akımının yönü, anahtar kapatıldığı anda oluşan akımın yönüyle aynıdır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: I ve II

Answer

I ve II
Doğru cevap olan seçenekte birinci ve ikinci yargıların doğru olduğu belirtilmiştir. S anahtarı kapatıldığında bobinden geçen akım sıfırdan itibaren artmaya başlar. Lenz Yasası gereği bobinde bu artışı engellemeye çalışan ve üreteç akımına zıt yönlü bir öz-indüksiyon akımı oluşur. Bobin akımı artarken, yakınındaki iletken halkanın içinden geçen manyetik akı da artar. Halka bu akı artışını engellemek amacıyla bobinin manyetik alanına zıt yönde bir manyetik alan oluşturacak yönde indüksiyon akımı üretir. Bu nedenle birinci ve ikinci yargılar doğrudur.

Step-by-Step Solution

1
Bobin devresinde anahtar kapatıldığı andaki akım değişimini analiz etmek.
Anahtar kapatıldığı anda devreden geçen akım sıfırdan itibaren artmaya başlar.
Bobin üzerindeki akım değişimi devrede öz-indüksiyon etkisine yol açar.
2
Lenz Yasası'nı kullanarak öz-indüksiyon akımının yönünü belirlemek.
Akım arttığı için, öz-indüksiyon elektromotor kuvveti ve akımı bu artışı engelleyecek yönde, yani üretecin sağladığı ana akım yönüne zıt yönde oluşur. Dolayısıyla birinci yargı doğrudur.
Lenz Yasası uyarınca sistemler kendilerini oluşturan nedene karşı koyacak yönde tepki verirler.
3
Anahtar kapatılırken halkanın merkezindeki manyetik akı değişimini ve indüksiyon akımının yönünü belirlemek.
Bobinden geçen akım artarken, bobinin çevresinde ve halkanın merkezinde oluşturduğu manyetik alan ve halkadan geçen manyetik akı artar. Lenz Yasası gereği halka bu artışı dengelemek için bobinin manyetik alanına zıt yönlü bir manyetik alan oluşturacak yönde indüksiyon akımı üretir. Dolayısıyla ikinci yargı doğrudur.
İndüksiyon akımı, halkanın içinden geçen net manyetik akı artışını azaltmak amacıyla zıt yönde manyetik alan oluşturur.
4
Reosta sürgüsü hareket ettirilip direnç artırıldığında halkadaki durumu analiz etmek.
Eşdeğer direnç artırıldığında bobinden geçen akım azalır. Halkanın merkezindeki manyetik akı azalacağı için halka bu azalışı engellemek amacıyla bobinin manyetik alanıyla aynı yönlü manyetik alan oluşturacak yönde indüksiyon akımı üretir. Bu akım, anahtar kapatılırken (akı artarken) oluşan akımla zıt yönlüdür. Dolayısıyla üçüncü yargı yanlıştır.
Manyetik akı azaldığında indüksiyon akımı mevcut manyetik alanı destekleyecek yönde alan üretir.

Key Concept

Öz-indüksiyon ve İndüksiyon Akımlarının Yönü ve Lenz Yasası
Estimated Time:2m 0s
Question 3218Question

Dik koordinat düzleminde, f(x)=(x2)21f(x) = (x-2)^2 - 1 fonksiyonunun grafiği, xx-ekseni, x=0x = 0 ve x=2x = 2 doğruları arasında kalan sınırlı bölgelerin alanları toplamı kaç birimkaredir?

Show answer & explanation

Answer: 22

Answer

Sınırlı bölgelerin alanları toplamı 22 birimkaredir.
Fonksiyonun [0,2][0, 2] aralığındaki kökü olan x=1x=1 noktasında fonksiyon işaret değiştirmektedir. [0,1][0, 1] aralığında grafik xx-ekseninin üzerinde, [1,2][1, 2] aralığında ise altında kalır. Alan hesaplanırken xx-ekseninin altında kalan bölge için integralin negatif değeri mutlak değerce eklenerek toplam alan 22 birimkare olarak bulunur.

Step-by-Step Solution

1
Fonksiyonun [0,2][0, 2] aralığındaki köklerini bulma
x=1x = 1
Alan hesabında integral sınırlarının hangi noktalarda xx-eksenini kestiğini belirlemek için f(x)=0f(x) = 0 denklemi çözülür: (x2)21=0    (x2)2=1    x=1(x-2)^2 - 1 = 0 \implies (x-2)^2 = 1 \implies x = 1 veya x=3x = 3. Bu köklerden sadece x=1x = 1 verilen [0,2][0, 2] aralığındadır.
2
İntegral aralıklarında fonksiyonun işaretini inceleme
[0,1][0, 1] aralığında f(x)0f(x) \geq 0 ve [1,2][1, 2] aralığında f(x)0f(x) \leq 0
Eğrinin xx-ekseninin altında kalan kısımlarında integral değeri negatif çıkacağı için alan hesaplanırken bu kısımlar eksi ile çarpılarak pozitife çevrilmelidir.
3
Belirli integralleri ayrı ayrı hesaplama
S1=43S_1 = \frac{4}{3} ve S2=23S_2 = \frac{2}{3}
S1=01(x24x+3)dx=[x332x2+3x]01=43S_1 = \int_0^1 (x^2 - 4x + 3) \, dx = \left[ \frac{x^3}{3} - 2x^2 + 3x \right]_0^1 = \frac{4}{3} ve S2=12(x24x+3)dx=([x332x2+3x]12)=(2343)=23S_2 = -\int_1^2 (x^2 - 4x + 3) \, dx = -\left( \left[ \frac{x^3}{3} - 2x^2 + 3x \right]_1^2 \right) = -\left( \frac{2}{3} - \frac{4}{3} \right) = \frac{2}{3}
4
Bulunan alanları toplama
22
Toplam alan S1+S2S_1 + S_2 toplamına eşittir: 43+23=2\frac{4}{3} + \frac{2}{3} = 2 birimkare.

Key Concept

Belirli integral yardımıyla eğri ile x-ekseni arasında kalan bölgenin alanını hesaplama
Estimated Time:2m 0s
Question 3219Question

Sürtünmesiz ve yalıtkan yatay düzlem üzerinde bulunan ve kenar uzunluğu dd olan bir eşkenar üçgenin KK ve LL köşelerine sırasıyla +3q+3q ve q-q yüklü noktasal iki cisim sabitlenmiştir. Üçgenin diğer köşesi olan MM noktasında bulunan +q+q yüklü noktasal başka bir cisim, KK ve LL noktalarının orta noktası olan OO noktasına götürülüyor.

Buna göre, bu işlem sırasında elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş kaç kq2d\frac{kq^2}{d}'dir?

Show answer & explanation

Answer: 2

Answer

Elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş 2 k*q^2/d olur.
Doğru seçenekte belirtilen değer, M ve O noktalarındaki skaler potansiyellerin sırasıyla 2 kq/d ve 4 kq/d olarak doğru hesaplanması ve yapılan işin W = q * (V_O - V_M) formülüyle 2 kq^2/d olarak bulunması sonucu elde edilir.

Step-by-Step Solution

1
İlk konum olan M noktasındaki toplam elektriksel potansiyeli hesaplayın.
VM=k3qd+kqd=2kqdV_M = k \frac{3q}{d} + k \frac{-q}{d} = 2 \frac{kq}{d}
M noktası her iki yüke de d uzaklığında olduğu için skaler potansiyellerin toplamı alınır.
2
Son konum olan O noktasındaki toplam elektriksel potansiyeli hesaplayın.
VO=k3qd/2+kqd/2=6kqd2kqd=4kqdV_O = k \frac{3q}{d/2} + k \frac{-q}{d/2} = 6 \frac{kq}{d} - 2 \frac{kq}{d} = 4 \frac{kq}{d}
O noktası K ve L yüklerinin tam orta noktası olduğundan, yüklerin bu noktaya uzaklığı d/2'dir.
3
Elektriksel kuvvetlere karşı yapılan işi hesaplamak için yükün değeri ile potansiyel farkını çarpın.
W=q(VOVM)=q(4kqd2kqd)=2kq2dW = q \cdot (V_O - V_M) = q \cdot \left(4 \frac{kq}{d} - 2 \frac{kq}{d}\right) = 2 \frac{kq^2}{d}
Elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, taşınan yük ile gidilen ve gelinen noktalar arasındaki potansiyel farkının çarpımına eşittir.

Key Concept

Elektriksel potansiyel farkı ve elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş
Estimated Time:2m 0s
Question 3220Question

Yalıtkan bir düzlem üzerinde köşeleri AA, BB ve CC noktaları olan bir dik üçgen bulunmaktadır. BB köşesindeki açının ölçüsü 9090^\circ olup kenar uzunlukları AB=3d|AB| = 3d ve BC=4d|BC| = 4d olarak ölçülmektedir. Dik üçgenin AA köşesine +15q+15q, BB köşesine ise 16q-16q yüklü noktasal iki cisim sabitlenmiştir.

Buna göre, sonsuzda bulunan +q+q yüklü noktasal bir cismi CC noktasına getirmek için elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş kaç kq2d\frac{k q^2}{d} olur?

Show answer & explanation

Answer: -1

Answer

Sonsuzdan C noktasına +q yükünü getirmek için elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş -1 kq^2/d olduğundan katsayı -1 olur.
Elektriksel potansiyel skaler bir büyüklük olup yüklerin işaretleriyle birlikte toplanmasıyla bulunur. C noktasındaki toplam potansiyel VC=k15q5d+k16q4d=1kqdV_C = k \frac{15q}{5d} + k \frac{-16q}{4d} = -1\frac{kq}{d} olarak elde edilir. Sonsuzdaki potansiyel sıfır olduğundan, +q+q yükünü C noktasına getirmek için elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş W=q(VCV)=1kq2dW = q(V_C - V_{\infty}) = -1\frac{kq^2}{d} olur. Bu nedenle katsayı -1 olarak bulunur.

Step-by-Step Solution

1
A ve C noktaları arasındaki uzaklığı belirlemek.
AC=5d|AC| = 5d
A köşesindeki yükün C noktasına olan uzaklığını bulmak için 3-4-5 dik üçgeni bağıntısı uygulanır.
2
C noktasındaki toplam elektriksel potansiyeli hesaplamak.
VC=1kqdV_C = -1 \frac{kq}{d}
C noktasındaki potansiyel, sabit A ve B yüklerinin bu noktada oluşturduğu skaler potansiyellerin toplamıdır.
3
Elektriksel kuvvetlere karşı yapılan işi bulmak.
W=1kq2dW = -1 \frac{kq^2}{d}
Sonsuzdan C noktasına getirilen yük için yapılan iş, taşınan yük ile noktalar arasındaki potansiyel farkının çarpımıdır (W=q(VCV)W = q \cdot (V_C - V_{\infty})).

Key Concept

Elektriksel potansiyel skaler bir büyüklüktür ve elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, taşınan yük ile potansiyel farkının çarpımına eşittir (W=qΔVW = q \cdot \Delta V).
PreviousPage 161 / 437Next
All practice questions — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin