All practice questions

8734 questions

Question 3221Question

Aşağıda sol sütunda düzgün çembersel hareket yapan cisimlerin içinde bulunduğu bazı fiziksel durumlar, sağ sütunda ise bu durumlarda cisimlerin dairesel yörüngede kalmasını sağlayan net kuvvetin (merkezcil kuvvetin) kaynağı veya matematiksel ifadesi verilmiştir. Sol sütundaki durumları sağ sütundaki en uygun aç��klamalarla eşleştiriniz.

Click a left item, then click its matching right item

Items

Yatay ve sürtünmeli bir virajı savrulmadan güvenle dönen bir otomobil
Sürtünmesiz ve eğimli bir virajda, belirlenen tasarım hızında kaymadan dönen bir araç
Düşey düzlemde çembersel hareket yapan bir cismin yörüngesinin en alt noktasından geçişi
Tavana bağlı bir ipin ucunda, yatay düzlemde çembersel hareket (konik sarkaç) yapan bir cisim

Matches

Show answer & explanation

Answer

Yatay ve sürtünmeli viraj statik sürtünme kuvvetiyle; sürtünmesiz eğimli viraj yüzey tepki ve ağırlık vektörel toplamıyla; düşey çemberin en alt noktası tepki kuvveti ile ağırlık farkıyla; konik sarkaç ise ip gerilmesinin yatay bileşeniyle eşleşir.
Eşleştirmelerin tamamı fiziksel sistemlerdeki net kuvvet analizlerine dayanmaktadır. Yatay sürtünmeli virajda merkezcil kuvvet statik sürtünmedir. Sürtünmesiz eğimli virajda normal kuvvet ile ağırlık vektörlerinin toplamı merkezcil kuvveti verir. Düşey çemberin en alt noktasında net kuvvet normal kuvvet ile ağırlık farkıdır. Konik sarkaçta ise ip gerilmesinin yatay bileşeni merkezcil kuvveti sağlar.

Step-by-Step Solution

1
Yatay sürtünmeli viraj durumunu analiz etme
Yatay virajda hareket eden araca etki eden net yatay kuvvet statik sürtünmedir: Fnet=fs=FcF_{net} = f_s = F_c. Bu durum statik sürtünme kuvveti ile eşleşir.
Düşey yöndeki kuvvetler (yerçekimi ve normal kuvvet) birbirini sıfırladığından, merkeze doğru olan tek kuvvet sürtünmedir.
2
Sürtünmesiz eğimli viraj durumunu analiz etme
Eğimli yolda cisme etki eden yerçekimi ve yüzey normal kuvvetinin bileşkesi yatay doğrultuda merkezcil kuvveti oluşturur: Fnet=G+NF_{net} = \vec{G} + \vec{N}. Bu durum yüzey tepki kuvveti ile ağırlığın vektörel toplamı ile eşleşir.
Sürtünme olmadığı için dairesel hareketi sağlayan net kuvvet yalnızca bu iki temel kuvvetin vektörel toplamından elde edilir.
3
Düşey çembersel yörüngenin en alt noktasını analiz etme
Yörüngenin en alt noktasında merkeze doğru olan net kuvvet Fnet=NG=FcF_{net} = N - G = F_c şeklindedir. Bu durum normal tepki kuvveti ile ağırlık farkı ile eşleşir.
Cismin çembersel yörüngede kalabilmesi için merkeze (yukarıya) doğru net bir ivmesi olmalıdır, bu da normal kuvvetin ağırlıktan büyük olmasını gerektirir.
4
Konik sarkaç durumunu analiz etme
Yatay çembersel hareket yapan konik sarkaçta, merkeze doğru olan net kuvvet ip gerilmesinin yatay bileşenidir: Fc=TsinθF_c = T \sin \theta. Bu durum ip gerilmesinin yatay bileşeni ile eşleşir.
İpteki gerilme kuvvetinin düşey bileşeni cismin ağırlığını dengelerken, yatay bileşeni yörünge merkezini gösterir.

Key Concept

Farklı fiziksel sistemlerde merkezcil kuvvetin kaynağını belirleme
Estimated Time:2m 0s
Question 3222Question

Dik koordinat düzleminde, f(x)=x34xf(x) = x^3 - 4x eğrisi, xx-ekseni, x=0x = 0 ve x=3x = 3 doğruları arasında kalan sınırlı bölgelerin alanlarının toplamı kaç birimkaredir?

Show answer & explanation

Answer: 414\frac{41}{4}

Answer

Sınırlı bölgelerin alanları toplamı 414\frac{41}{4} birimkaredir.
Doğru cevap olan değer, fonksiyonun xx-ekseninin altında kalan kısmının alanı (44 birimkare) ile üstünde kalan kısmının alanının (254\frac{25}{4} birimkare) ayrı ayrı hesaplanıp toplanmasıyla elde edilen 414\frac{41}{4} değeridir.

Step-by-Step Solution

1
Fonksiyonun [0,3][0, 3] aralığındaki işaretini incelemek üzere köklerini bulalım.
x34x=0    x(x2)(x+2)=0x^3 - 4x = 0 \implies x(x-2)(x+2) = 0 denkleminden kökler x=2x = -2, x=0x = 0 ve x=2x = 2 olarak bulunur.
Bölgelerin alanlarını hesaplarken fonksiyonun xx-ekseninin altında ve üstünde kald��ğı aralıkları belirlemek gerekir.
2
[0,3][0, 3] aralığında fonksiyonun işaretini belirleyip alanı veren integralleri yazalım.
[0,2][0, 2] aralığında f(x)0f(x) \leq 0 olduğundan alan A1=02f(x)dxA_1 = \int_0^2 -f(x) \, dx ve [2,3][2, 3] aralığında f(x)0f(x) \geq 0 olduğundan alan A2=23f(x)dxA_2 = \int_2^3 f(x) \, dx olur.
xx-ekseninin altında kalan bölgenin alanı, belirli integralin negatif işaretlisine eşittir.
3
A1A_1 alanını belirli integral ile hesaplayalım.
A1=02(x34x)dx=[x44+2x2]02=(4+8)0=4A_1 = \int_0^2 -(x^3 - 4x) \, dx = \left[ -\frac{x^4}{4} + 2x^2 \right]_0^2 = (-4 + 8) - 0 = 4 birimkare bulunur.
İlk bölgenin alan değerini elde etmek için integral kurallarını uygularız.
4
A2A_2 alanını belirli integral ile hesaplayalım.
A2=23(x34x)dx=[x442x2]23=(81418)(48)=94(4)=254A_2 = \int_2^3 (x^3 - 4x) \, dx = \left[ \frac{x^4}{4} - 2x^2 \right]_2^3 = \left(\frac{81}{4} - 18\right) - (4 - 8) = \frac{9}{4} - (-4) = \frac{25}{4} birimkare bulunur.
İkinci bölgenin alan değerini elde etmek için integral kurallarını uygularız.
5
Toplam alanı bulmak için hesaplanan alanları toplayalım.
A1+A2=4+254=414A_1 + A_2 = 4 + \frac{25}{4} = \frac{41}{4} birimkaredir.
Soruda istenen, sınırlandırılan tüm bölgelerin alanlarının toplamıdır.

Key Concept

Belirli integral ile eğri ve x-ekseni arasında kalan alanların hesaplanması.
Estimated Time:2m 0s
Question 3223Question

Düşey düzlemde yer alan, sayfa düzlemine dik ve içeriye doğru yönelmiş düzgün B\vec{B} manyetik alanı içerisine; yay sabitleri kk olan iki özdeş ve iletken yay ile yatay doğrultuda asılmış mm k��tleli, LL uzunluğundaki iletken tel şekildeki gibi dengededir. Başlangıçta telden akım geçmemektedir. Tel üzerinde sağa doğru 1 yönü, sola doğru ise 2 yönü tanımlanmıştır. Buna göre, yaylardaki uzama miktarının ilk durumuna göre yarıya inmesi için telden geçmesi gereken akımın yönü ve şiddeti aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir? (Yer çekimi ivmesi gg'dir. Yayların kütlesi önemsizdir.)

Show answer & explanation

Answer: 1 yönünde, mg2BL\frac{mg}{2BL}

Answer

Akım 1 yönünde ve mg2BL\frac{mg}{2BL} şiddetinde olmal��dır.
Yaylardaki uzama miktarının ilk durumun yarısına düşmesi, yayların üzerindeki yükün yarıya inmesi demektir. Bu da yukarı yönlü bir manyetik kuvvetin (FM=mg/2F_M = mg/2) oluşmasını gerektirir. Manyetik kuvvetin yukarı yönlü olması için sağ el kuralı gereği akımın sağa doğru (1 yönünde) akması gerekir. Kuvvetin büyüklüğünden yola çıkıldığında BIL=mg/2BIL = mg/2 eşitliğinden akım şiddeti mg2BL\frac{mg}{2BL} olarak hesaplanır.

Step-by-Step Solution

1
Başlangıçtaki denge durumunu yazarak yaylardaki ilk uzama miktarını bulunuz.
İki yaydaki toplam yukarı yönlü kuvvet telin ağırlığına eşittir: 2kx1=mg    x1=mg2k2kx_1 = mg \implies x_1 = \frac{mg}{2k}
Sistem başlangıçta akımsız ve dengede olduğundan net kuvvet sıfırdır.
2
Uzama miktarının yarıya inmesi durumundaki yeni denge denklemini oluşturunuz.
Yeni uzama x2=x12x_2 = \frac{x_1}{2} olduğunda yayların uyguladığı kuvvet 2kx2=2k(mg4k)=mg22kx_2 = 2k\left(\frac{mg}{4k}\right) = \frac{mg}{2} olur. Denge için yukarı yönlü manyetik kuvvet FMF_M olmalıdır: FM+mg2=mg    FM=mg2F_M + \frac{mg}{2} = mg \implies F_M = \frac{mg}{2}
Yayların üzerindeki yükün azalması için manyetik kuvvetin yukarı yönlü olması ve ağırlığın yarısını dengelemesi gerekir.
3
Manyetik kuvvet formülünü kullanarak akım şiddetini hesaplayınız.
FM=BIL    mg2=BIL    I=mg2BLF_M = BIL \implies \frac{mg}{2} = BIL \implies I = \frac{mg}{2BL}
Manyetik kuvvet büyüklüğü akım, manyetik alan ve tel uzunluğunun çarpımına eşittir.
4
Sağ el kuralını uygulayarak akım yönünü belirleyiniz.
Dört parmak sayfa içine (B\vec{B}), avuç içi yukarıya (FM\vec{F}_M) yönlendirildiğinde, başparmak sağa doğru (1 yönü) gösterir.
Manyetik kuvvetin yukarı yönlü olabilmesi için akım yönünün sağ el kuralına uygun olması gerekir.

Key Concept

Üzerinden akım geçen düz bir tele düzgün manyetik alanda etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğü ve yönü.
Estimated Time:2m 0s
Question 3224Question

Yalıtkan yatay bir düzlem üzerinde oluşturulan xx ekseni boyunca, +4q+4q yüklü noktasal cisim x=dx = -d konumuna, +q+q yüklü noktasal cisim ise x=+dx = +d konumuna sabitlenmiştir.

Buna göre, orijinde (x=0x = 0) tutulan +3q+3q yüklü başka bir noktasal cisim x=2dx = 2d konumuna götürüldüğünde, elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş kaç kq2d\frac{kq^2}{d} olur?

Show answer & explanation

Answer: +8+8

Answer

Elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş +8kq2d+8 \frac{kq^2}{d} olur.
Orijindeki potansiyel 5kqd5\frac{kq}{d} ve son konumdaki potansiyel 73kqd\frac{7}{3}\frac{kq}{d} olarak bulunur. Elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş Welek=qhareket(VsonVilk)=3q(73kqd5kqd)=+8kq2dW_{\text{elek}} = -q_{\text{hareket}}(V_{\text{son}} - V_{\text{ilk}}) = -3q\left(\frac{7}{3}\frac{kq}{d} - 5\frac{kq}{d}\right) = +8\frac{kq^2}{d} olur.

Step-by-Step Solution

1
Orijindeki (x=0x = 0) toplam elektriksel potansiyeli (VOV_O) hesaplayınız.
VO=k(4q)d+k(q)d=5kqdV_O = \frac{k(4q)}{d} + \frac{k(q)}{d} = 5\frac{kq}{d}
Orijindeki potansiyel, +4q+4q ve +q+q yüklerinin bu noktada oluşturduğu skaler potansiyellerin toplamına eşittir.
2
Son konumdaki (x=2dx = 2d) toplam elektriksel potansiyeli (VPV_P) hesaplayınız.
VP=k(4q)3d+k(q)d=73kqdV_P = \frac{k(4q)}{3d} + \frac{k(q)}{d} = \frac{7}{3}\frac{kq}{d}
x=2dx = 2d noktasının, x=dx = -d konumundaki +4q+4q yüküne uzaklığı 3d3d, x=+dx = +d konumundaki +q+q yüküne uzaklığı ise dd kadardır.
3
Elektriksel kuvvetlerin yaptığı işi (WelekW_{\text{elek}}) hesaplayınız.
Welek=qhareket(VPVO)=3q(73kqd5kqd)=+8kq2dW_{\text{elek}} = -q_{\text{hareket}} \cdot (V_P - V_O) = -3q \cdot \left(\frac{7}{3}\frac{kq}{d} - 5\frac{kq}{d}\right) = +8\frac{kq^2}{d}
Elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş, elektriksel potansiyel enerjideki değişimin negatifine eşittir (Welek=ΔUW_{\text{elek}} = -\Delta U).

Key Concept

Elektriksel potansiyel farkı ve elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş ilişkisi
Question 3225Question

Üç boyutlu kartezyen koordinat sisteminde (x,y,zx, y, z), +y+y yönünde yerleştirilmiş düz bir iletken telden sabit bir II akımı geçmektedir. Telin bulunduğu bölgeye, yy bileşeni s��fır olan (By=0B_y = 0) düzgün bir B\vec{B} manyetik alanı uygulandığında, akım taşıyan tele etki eden manyetik kuvvetin +z+z yönünde olduğu gözleniyor.

Buna göre, uygulanan düzgün B\vec{B} manyetik alanının yönü aşağıdakilerden hangisidir?

Show answer & explanation

Answer: x-x yönünde

Answer

Düzgün manyetik alanın yönü x-x yönündedir.
Sağ el kuralına göre; sağ elin başparmağı akım yönünü (+y+y), avuç içi tele etki eden manyetik kuvvetin yönünü (+z+z) gösterecek şekilde tutulursa, açılan dört parmak manyetik alanın yönünü gösterir. Bu yönlendirme yapıldığında dört parmak koordinat sisteminin x-x eksenini (sola doğru) göstermektedir. Dolayısıyla manyetik alan x-x yönündedir.

Step-by-Step Solution

1
Manyetik kuvvetin yönünü veren vektörel bağıntıyı yazma
F=I(L×B)\vec{F} = I(\vec{L} \times \vec{B})
Akım taşıyan tele etki eden manyetik kuvvet, telin yönü ve manyetik alanın vektörel çarpımı ile belirlenir.
2
Verilen yönleri birim vektörlerle ifade etme
Akım yönü: +j^+\hat{j} (+y+y), Kuvvet yönü: +k^+\hat{k} (+z+z), Manyetik alan: Bxi^+Bzk^B_x\hat{i} + B_z\hat{k} (çünkü By=0B_y = 0 olarak verilmiştir)
Vektörel çarpım işlemini gerçekleştirebilmek için yönleri kartezyen koordinat sistemindeki birim vektörler cinsinden tanımlamamız gerekir.
3
Vektörel çarpım işlemini uygulayarak manyetik alan bileşenlerini bulma
F=ILj^×(Bxi^+Bzk^)=IL(Bzi^Bxk^)\vec{F} = IL\hat{j} \times (B_x\hat{i} + B_z\hat{k}) = IL(B_z\hat{i} - B_x\hat{k}). Kuvvet yalnızca +z+z yönünde (+k^+\hat{k}) olduğundan, xx bileşeni sıfır olmalıdır (Bz=0B_z = 0). Geriye kalan terimde kuvvetin yönünün +k^+\hat{k} olması için Bx>0-B_x > 0 yani Bx<0B_x < 0 olmalıdır.
Kuvvetin sadece +z+z yönünde olması, manyetik alanın zz bileşeninin sıfır olmasını ve xx bileşeninin negatif olmasını gerektirir.
4
Sağ el kuralı ile yönü fiziksel olarak teyit etme
Başparmak +y+y yönünü, avuç içi +z+z yönünü gösterdiğinde, dik açılan dört parmak x-x yönünü gösterir.
Sağ el kuralı, vektörel çarpımın fiziksel dünyadaki pratik ve hızlı bir uygulamasıdır.

Key Concept

Manyetik kuvvet vektörü, akım doğrultusu ile manyetik alan vektörünün oluşturduğu düzleme her zaman diktir ve yönü sağ el kuralı ile bulunur.
Question 3226Question

Yalıtkan bir ortamda oluşturulmuş düzgün bir elektrik alan içerisinde, alan çizgilerine dik doğrultuda hareket ettirilen noktasal ve yüklü bir cisim üzerinde elektriksel kuvvetler iş yapar.

Show answer & explanation

Answer: False

Answer

İfade yanlıştır. Elektriksel kuvvet ile yer değiştirme vektörü birbirine dik olduğunda elektriksel kuvvetler iş yapmaz.
Elektriksel kuvvetin yönü elektrik alan doğrultusunda olup, alan çizgilerine dik olarak hareket eden bir cisim üzerinde elektriksel kuvvetler iş yapmaz. Bu nedenle ifade yanlıştır.

Step-by-Step Solution

1
Elektriksel kuvvetin yönü ile elektrik alanın yönü arasındaki ilişkiyi belirleyin.
Pozitif yüklü bir cisme elektrik alanla aynı yönde, negatif yüklü bir cisme ise elektrik alanla zıt yönde bir elektriksel kuvvet etki eder. Her iki durumda da elektriksel kuvvet vektörü elektrik alan çizgilerine paraleldir.
Cisme etki eden kuvvetin yönünü belirlemek, yapılan işi hesaplamanın ilk adımıdır.
2
Kuvvet ile yer değiştirme arasındaki açıyı inceleyin.
Cisim alan çizgilerine dik hareket ettirildiği için, elektriksel kuvvet vektörü ile yer değiştirme vektörü arasındaki açı θ=90\theta = 90^\circ olur.
İşin fiziksel tanımı gereği, kuvvet ile yer değiştirme arasındaki açı yapılan işin miktarını belirler.
3
Yapılan işi matematiksel olarak hesaplayın.
Yapılan iş W=FΔxcos(90)=0W = F \cdot \Delta x \cdot \cos(90^\circ) = 0 olarak bulunur. Benzer şekilde, alan çizgilerine dik doğrultular eşpotansiyel çizgileri olduğundan ΔV=0\Delta V = 0 olur ve W=qΔV=0W = q \cdot \Delta V = 0 sonucuna ulaşılır.
Elektriksel kuvvetlerin yaptığı işin sıfır olduğunu kanıtlamak için elektriksel potansiyel ve iş formülleri uygulanır.

Key Concept

Düzgün elektrik alanda elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş ve eşpotansiyel yüzeyler ilişkisi.
Question 3227Question

Sürtünmesiz yatay düzlemde düzgün çembersel hareket yapan bir cismin kinetik enerjisi EE, dolanma yarıçapı rr iken cisme etki eden merkezcil kuvvetin büyüklüğü FF'dir.

Buna göre, cismin kinetik enerjisi 33 katına çıkarılıp dolanma yarıçapı yar��ya indirilirse, cisme etki eden merkezcil kuvvet kaç FF olur?

Show answer & explanation

Answer: 6

Answer

Cisme etki eden yeni merkezcil kuvvet 6F olur.
Kinetik enerji E=12mv2E = \frac{1}{2}mv^2 bağıntısından mv2=2Emv^2 = 2E çekilerek merkezcil kuvvet formülünde (F=mv2rF = \frac{mv^2}{r}) yerine konulduğunda F=2ErF = \frac{2E}{r} elde edilir. Kinetik enerji 33 katına çıkarılıp yarıçap yarıya düşürüldüğünde yeni merkezcil kuvvet F=2(3E)r/2=12Er=6FF' = \frac{2(3E)}{r/2} = 12\frac{E}{r} = 6F olur.

Step-by-Step Solution

1
Kinetik enerji ve merkezcil kuvvet formüllerini yazarak ortak terimler üzerinden ilişki kurmak.
F=2ErF = \frac{2E}{r} bağıntısı elde edilir.
Kinetik enerji E=12mv2E = \frac{1}{2}mv^2 bağıntısından mv2=2Emv^2 = 2E elde edilir. Bu ifade merkezcil kuvvetin genel formülü olan F=mv2rF = \frac{mv^2}{r} ifadesinde yerine yazılır.
2
Soruda verilen değişim oranlarına göre yeni kinetik enerji ve yarıçap değerlerini tanımlamak.
E=3EE' = 3E ve r=r2r' = \frac{r}{2}
Cismin kinetik enerjisinin 3 katına çıkarıldığı ve yörünge yarıçapının yarıya düşürüldü��ü belirtilmiştir.
3
Yeni değerleri bağıntıda yerine koyarak yeni merkezcil kuvvetin ilk kuvvete oranını hesaplamak.
F=6FF' = 6F
F=2Er=2(3E)r/2=12ErF' = \frac{2E'}{r'} = \frac{2(3E)}{r/2} = 12\frac{E}{r} ifadesi, ilk durumdaki 2Er\frac{2E}{r} değerinin 6 katıdır.

Key Concept

Kinetik enerji ve merkezcil kuvvet arasındaki ilişkinin belirlenmesi ve değişkenlerin değişim oranlarının analizi.

Hints

1
Kinetik enerji (E=12mv2E = \frac{1}{2}mv^2) ve merkezcil kuvvet (F=mv2rF = \frac{mv^2}{r}) formüllerini yan yana yazarak ortak olan mv2mv^2 terimini yalnız bırakmayı deneyin.

Alternative Method

Alternatif olarak, çizgisel momentum ilişkisini kullanabilirsiniz: E=P22mE = \frac{P^2}{2m} ve F=P2mrF = \frac{P^2}{mr} bağıntılarından F=2ErF = \frac{2E}{r} ilişkisine doğrudan ulaşılabilir.
Estimated Time:1m 30s
Question 3228Question

Sürtünmelerin ve telin u��larındaki bağlantı kablolarının etkisinin önemsenmediği bir ortamda, yatay düzlemle θ\theta açısı yapacak şekilde sağa doğru yükselen yalıtkan bir eğik düzlem üzerine, sayfa düzlemine dik doğrultuda yerleştirilmiş LL uzunluğunda ve mm kütleli iletken bir tel konulmuştur. Bölgenin tamamında yukarı doğru düşey doğrultuda düzgün bir B\vec{B} manyetik alanı uygulanmaktadır.

Buna göre, telin eğik düzlem üzerinde sabit kalabilmesi için telden geçmesi gereken elektrik akımının yönü ve şiddeti (II) aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
(Yer çekimi ivmesi gg olarak alınacaktır.)

Show answer & explanation

Answer: Sayfa düzleminden içeri doğru; mgtanθBL\frac{mg \tan\theta}{B L}

Answer

Sayfa düzleminden içeri doğru ve mgtanθBL\frac{mg \tan\theta}{B L} şiddetinde akım geçmelidir.
Telin eğik düzlem üzerinde dengede kalması için gereken sağa doğru manyetik kuvvet, sağ el kuralına göre sayfa düzleminden içeri doğru bir akımla elde edilir. Eğik düzlem doğrultusundaki kuvvet bileşenlerinin eşitliğinden (BILcosθ=mgsinθB I L \cos\theta = mg \sin\theta) akımın büyüklüğü mgtanθBL\frac{mg \tan\theta}{B L} bulunur.

Step-by-Step Solution

1
Tel üzerine etki eden kuvvetlerin belirlenmesi ve yönlerinin gösterilmesi.
Telin ağırlığı (mgmg) düşey aşağı doğru, eğik düzlemin tepki kuvveti (NN) eğik düzleme dik ve yukarı-sola doğrudur. Telin dengede kalabilmesi için manyetik kuvvetin (FM\vec{F}_M) yatay doğrultuda sağa doğru olması gerekir.
Denge durumunda net kuvvetin sıfırlanabilmesi için manyetik kuvvetin eğik düzlem boyunca yukarı yönde bileşen oluşturması şarttır.
2
Sağ el kuralı kullanılarak akım yönünün belirlenmesi.
Düşey yukarı yönlü düzgün manyetik alanda (B\vec{B}), sağa doğru bir manyetik kuvvet (FM\vec{F}_M) elde edebilmek için sağ el kuralına göre akımın sayfa düzleminden içeri doğru (\otimes) geçmesi gerektiği bulunur.
Manyetik alan, akım ve manyetik kuvvet yönleri arasındaki üç boyutlu geometrik ilişki sağ el kuralı ile saptanır.
3
Eğik düzlem üzerindeki denge denkleminin yazılarak akım şiddetinin çekilmesi.
Eğik düzlem doğrultusundaki kuvvetlerin dengesinden FMcosθ=mgsinθ    FM=mgtanθF_M \cos\theta = mg \sin\theta \implies F_M = mg \tan\theta yazılır. FM=BILF_M = B I L eşitliği yerine konulduğunda BIL=mgtanθ    I=mgtanθBLB I L = mg \tan\theta \implies I = \frac{mg \tan\theta}{B L} elde edilir.
Mekanik denge koşulu ile manyetik kuvvet ifadesini birleştirerek bilinmeyen akım şiddeti değerini hesaplamak.

Key Concept

Manyetik Kuvvet ve Eğik Düzlemde Mekanik Denge
Estimated Time:2m 0s
Question 3229Question

Sürtünmesiz eğimli bir virajda 120 m120\text{ m} yarıçaplı yatay dairesel yörüngede sabit süratle hareket eden 1000 kg1000\text{ kg} kütleli bir otomobil, virajı güvenli bir şekilde dönmektedir. Yol yüzeyinin yatayla yaptığı açı 3737^\circ olduğuna göre, araca yolun uyguladığı tepki kuvvetinin büyüklüğü (NN) ve araca etki eden net kuvvetin büyüklüğü (FnetF_{\text{net}}) sırasıyla kaç kN\text{kN}'dur?

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

Show answer & explanation

Answer: 12,5 ve 7,5

Answer

Yolun tepki kuvvetinin büyüklüğü 12,5 kN ve araca etki eden net kuvvetin büyüklüğü 7,5 kN'dur.
Otomobil yatay düzlemde dairesel yörüngede dolandığı için düşey eksende dengededir. Yolun otomobile uyguladığı normal kuvvetin düşey bileşeni, otomobilin ağırlığını dengeler (Ncos37=mgN \cos 37^\circ = mg). Buradan normal kuvvet 12,5 kN12,5\text{ kN} olarak hesaplanır. Yatay eksende ise sadece normal kuvvetin yatay bileşeni bulunur ve bu bileşen merkezcil kuvvettir (Fnet=Nsin37=7,5 kNF_{\text{net}} = N \sin 37^\circ = 7,5\text{ kN}). Dolayısıyla tepki kuvvetinin 12,5 kN ve net kuvvetin 7,5 kN olduğu seçenek doğrudur.

Step-by-Step Solution

1
Otomobile etki eden gerçek kuvvetleri belirleyip serbest cisim diyagramını oluşturma.
Otomobile etki eden iki adet gerçek kuvvet vardır: Aşağı doğru yerçekimi kuvveti (ağırlık, G=mg=100010=10000 N=10 kNG = mg = 1000 \cdot 10 = 10000\text{ N} = 10\text{ kN}) ve yol yüzeyine dik doğrultuda tepki kuvveti (NN).
Sürtünmesiz ortamda başka bir dış temas veya alan kuvveti yoktur. Merkezcil kuvvet ayrı bir kuvvet değildir, bu iki kuvvetin bileşkesidir.
2
Düşey doğrultudaki kuvvet dengesini yazarak tepki kuvvetini (NN) hesaplama.
Ncos37=mg    N0,8=10 kN    N=12,5 kNN \cos 37^\circ = mg \implies N \cdot 0,8 = 10\text{ kN} \implies N = 12,5\text{ kN} bulunur.
Otomobil düşey doğrultuda ivmeli bir hareket yapmadığı için düşey eksendeki net kuvvet sıfır olmalıdır. Bu yüzden tepki kuvvetinin düşey bileşeni aracın ağırlığına eşittir.
3
Yatay doğrultudaki net kuvveti (merkezcil kuvvet) hesaplama.
Fnet=Nsin37=12,50,6=7,5 kNF_{\text{net}} = N \sin 37^\circ = 12,5 \cdot 0,6 = 7,5\text{ kN} bulunur.
Otomobil yatay dairesel yörüngede hareket ettiğinden, yatay doğrultudaki net kuvvet merkeze yönelik olan merkezcil kuvvettir.

Key Concept

Eğimli virajlarda dairesel hareketi sağlayan net kuvvet, yerçekimi ve normal kuvvetin yatay bileşkesidir.
Question 3230Question

Düzgün çembersel hareket yapan bir cismin hareket parametrelerinde yapılan bazı değişiklikler sol sütunda, bu değişiklikler sonucunda cismin merkezcil ivmesinin büyüklüğünde meydana gelen değişimler ise sağ sütunda verilmiştir.

Buna göre, sol sütundaki durumları sağ sütundaki uygun sonuçlarla eşleştiriniz.

Click a left item, then click its matching right item

Items

Dolanma yarıçapı sabit tutularak çizgisel süratin 22 katına çıkarılması
Çizgisel sürat sabit tutularak dolanma yarıçapının 22 katına çıkarılması
Açısal sürat sabit tutularak dolanma yarıçapının 33 katına çıkarılması
Dolanma yarıçapı sabit tutularak frekansın 33 katına çıkarılması

Matches

Show answer & explanation

Answer

Sol sütundaki çizgisel süratin 2 katına çıkarılması durumunda merkezcil ivme 4 katına çıkar; yarıçapın 2 katına çıkarılması durumunda merkezcil ivme yarıya iner; yarıçapın 3 katına çıkarılması durumunda merkezcil ivme 3 katına çıkar; frekansın 3 katına çıkarılması durumunda ise merkezcil ivme 9 katına çıkar.
Düzgün çembersel harekette merkezcil ivme formülleri a=v2/ra = v^2/r, a=ω2ra = \omega^2 r ve a=4π2f2ra = 4\pi^2 f^2 r bağıntıları kullanılarak türetilir. Verilen fiziksel değişimler bu formüllerde yerlerine yazıldığında sırasıyla 4 katına çıkma, yarıya inme, 3 katına çıkma ve 9 katına çıkma sonuçları elde edilir.

Step-by-Step Solution

1
Çizgisel sürat ve yarıçap ilişkisini kullanarak merkezcil ivmeyi analiz etme
Dolanma yarıçapı sabitken çizgisel sürat 2 katına çıktığında ivme 4 katına çıkar; çizgisel sürat sabitken yarıçap 2 katına çıktığında ivme yarıya iner.
Merkezcil ivme formülü olan a=v2/ra = v^2/r bağıntısında ivme çizgisel süratin karesiyle doğru, yarıçapla ters orantılıdır.
2
Açısal sürat ve yarıçap ilişkisini kullanarak merkezcil ivmeyi analiz etme
Açısal sürat sabitken yarıçap 3 katına çıktığında merkezcil ivme 3 katına çıkar.
Merkezcil ivme formülü olan a=ω2ra = \omega^2 r bağıntısında ivme açısal süratin karesiyle ve yarıçapla doğru orantılıdır.
3
Frekans ve yarıçap ilişkisini kullanarak merkezcil ivmeyi analiz etme
Yarıçap sabitken frekans 3 katına çıktığında merkezcil ivme 9 katına çıkar.
Merkezcil ivme frekans cinsinden a=4π2f2ra = 4\pi^2 f^2 r şeklinde yazılır. İvme frekansın karesiyle doğru orantılıdır.

Key Concept

Merkezcil ivme büyüklüğünün çizgisel sürat, açısal sürat, yarıçap ve frekans gibi fiziksel değişkenlere olan karesel veya doğrusal bağlılığı.
Estimated Time:2m 0s
Question 3231Question

Yalıtkan yatay düzlemde sabit tutulan +q+q ve 2q-2q noktasal yüklerinin oluşturduğu sistemde, yüklerin konumlarından geçen doğru üzerinde elektriksel potansiyelin sıfır olduğu noktalar belirleniyor. Yükler arasındaki uzaklık dd olduğuna göre, elektriksel potansiyelin sıfır oldu��u noktalardan birinin +q+q yüküne olan uzaklığı aşağıdakilerden hangisi olabilir?

Show answer & explanation

Answer: d3\frac{d}{3}

Answer

d3\frac{d}{3}
Toplam elektriksel potansiyelin sıfır olması için yüklerin oluşturduğu potansiyellerin cebirsel toplamı sıfır olmalıdır. Bu durum, yüklerin potansiyel katkılarının büyüklükçe eşit ama zıt işaretli olmasını gerektirir: kqr1=k2qr2    r2=2r1k\frac{q}{r_1} = k\frac{2q}{r_2} \implies r_2 = 2r_1. İki yükün arasında yer alan nokta için r1+r2=dr_1 + r_2 = d olduğundan, r1+2r1=d    r1=d3r_1 + 2r_1 = d \implies r_1 = \frac{d}{3} elde edilir. Bu değer doğru seçenektir.

Step-by-Step Solution

1
Elektriksel potansiyel formülünü yazmak ve skaler özelliğini belirtmek.
Noktasal bir yükün rr uzaklığındaki potansiyeli V=kqrV = k\frac{q}{r} formülüyle bulunur. Potansiyel skaler bir büyüklük olduğundan toplam potansiyel, yüklerin potansiyellerinin cebirsel toplamıdır: Vtoplam=V1+V2V_{\text{toplam}} = V_1 + V_2.
Sistemdeki toplam potansiyeli veren denklemi kurmak için.
2
Toplam potansiyeli sıfıra eşitleyen uzaklık ilişkisini bulmak.
kqr1+k2qr2=0    qr1=2qr2    r2=2r1k\frac{q}{r_1} + k\frac{-2q}{r_2} = 0 \implies \frac{q}{r_1} = \frac{2q}{r_2} \implies r_2 = 2r_1 elde edilir. Burada r1r_1, noktanın +q+q yüküne, r2r_2 ise 2q-2q yüküne olan uzaklığıdır.
Potansiyelin sıfır olduğu noktaların yüklerden olan uzaklıkları arasındaki oranı belirlemek için.
3
Yüklerin arasındaki nokta için çözümü gerçekleştirmek.
Yüklerin arasındaki bir nokta için r1+r2=dr_1 + r_2 = d eşitliği geçerlidir. r2=2r1r_2 = 2r_1 ifadesi yerine yazılırsa: r1+2r1=d    3r1=d    r1=d3r_1 + 2r_1 = d \implies 3r_1 = d \implies r_1 = \frac{d}{3} bulunur.
Yükler arasındaki potansiyeli sıfır yapan noktanın +q+q yüküne uzaklığını hesaplamak için.

Key Concept

Elektriksel potansiyel skaler bir büyüklüktür ve net potansiyel hesaplanırken yüklerin işaretleri dikkate alınarak cebirsel toplama yapılır.
Estimated Time:2m 0s
Question 3232Question

Üç boyutlu kartezyen koordinat sisteminde, sayfa düzlemine dik ve dışarıya doğru olan (+z+z yönünde) düzgün bir B\vec{B} manyetik alanı oluşturulmuştur. Bu manyetik alan içerisine elektrik yükleri sırasıyla +q+q ve q-q olan KK ve LL noktasal parçacıkları, sırasıyla +x+x ve y-y yönlerindeki vK\vec{v}_K ve vL\vec{v}_L sabit hızlarıyla fırlatılıyor.

Buna göre, manyetik alana girdikleri anda KK ve LL parçacıklarına etki eden manyetik kuvvetlerin yönleri aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

Show answer & explanation

Answer: K parçacığına: y-y yönünde, L parçacığına: +x+x yönünde

Answer

K parçacığına etki eden manyetik kuvvet y-y yönünde, L parçacığına etki eden manyetik kuvvet ise +x+x yönündedir.
K parçacığı +q+q yüklü olup +x+x yönünde hareket etmektedir. Sayfa dışına doğru olan (+z+z) manyetik alanda sağ el kuralına göre başparmak y-y yönünü gösterir ve pozitif yük için kuvvet yönü de y-y olur. L parçacığı ise q-q yüklü olup y-y yönünde hareket etmektedir. Sağ el kuralına göre başparmak x-x yönünü gösterir; fakat yük negatif olduğu için kuvvet yönü bunun tersi olan +x+x yönü olur.

Step-by-Step Solution

1
K parçacığına etki eden kuvvetin yönünü belirleme
y-y yönü
Sağ el kuralına göre: Sağ elin dört parmağı hız vektörü yönünde (+x+x, sağa) tutulup, avuç içi manyetik alan yönüne (+z+z, sayfa dışına) bakacak şekilde yönlendirildiğinde, dik açılan başparmak y-y yönünü (aşağı) gösterir. K parçacığı pozitif yüklü (+q+q) olduğu için kuvvet yönü başparmak yönüyle aynıdır, yani y-y yönündedir.
2
L parçacığına etki eden kuvvetin yönünü belirleme
+x+x yönü
Sağ el kuralına göre: Sağ elin dört parmağı hız vektörü yönünde (y-y, aşağı) tutulup, avuç içi manyetik alan yönüne (+z+z, sayfa dışına) bakacak şekilde yönlendirildiğinde, başparmak x-x yönünü (sola) gösterir. Ancak L parçacığı negatif yüklü (q-q) olduğu için manyetik kuvvet, başparmağın gösterdiği yönün tam tersi olan +x+x yönünde (sağa) olur.

Key Concept

Yüklü parçacıklara düzgün manyetik alanda etki eden manyetik kuvvetin yönü sağ el kuralı ile bulunur. Pozitif yükler için kuvvet yönü sağ el kuralı sonucuyla aynıyken, negatif yükler için yön tersine döner.

Alternative Method

Manyetik kuvvet vektörü F=q(v×B)\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B}) bağıntısı ile hesaplanır. K parçacığı için: FK=(+q)[(vi^)×(Bk^)]=qvB(j^)\vec{F}_K = (+q)[(v\hat{i}) \times (B\hat{k})] = qvB(-\hat{j}) elde edilir. L parçacığı için ise: FL=(q)[(vj^)×(Bk^)]=qvB(i^)=qvBi^\vec{F}_L = (-q)[(-v\hat{j}) \times (B\hat{k})] = -qvB(-\hat{i}) = qvB\hat{i} elde edilir. Bu matematiksel yönler sırasıyla y-y ve +x+x eksenlerine karşılık gelir.
Estimated Time:1m 30s
Question 3233Question

Aralarında 6d6d uzaklık bulunan AA ve BB noktalarına sırasıyla +15q+15q ve 5q-5q yüklü noktasal iki cisim sabitlenmiştir. Bu iki yükü birleştiren doğru parçasının orta noktası OO olarak belirlenmiştir. Yüklerin orta dikme doğrusu üzerinde, OO noktasından 4d4d uzaklıktaki bir KK noktasında durmakta olan +3q+3q yüklü noktasal başka bir cisim, OO noktasına götürülmektedir.

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

Show answer & explanation

Answer: 4

Answer

Yapılması gereken iş 4 kq^2/d olarak bulunur.
Elektriksel potansiyel skaler bir büyüklük olup, yüklerin işaretleri dikkate alınarak toplanır. A ve B noktalarındaki yüklerin K ve O noktalarında oluşturduğu potansiyeller sırasıyla VK=2kqdV_K = 2\frac{kq}{d} ve VO=103kqdV_O = \frac{10}{3}\frac{kq}{d}'dir. +3q+3q yükü K'den O'ya taşındığında yapılan iş W=q0(VsonVilk)W = q_0(V_{son} - V_{ilk}) formülünden 4kq2d4\frac{kq^2}{d} olarak bulunur.

Step-by-Step Solution

1
K ve O noktalarının sabitlenmiş yüklere olan uzaklıklarını belirleme
AO=3dAO = 3d, BO=3dBO = 3d ve dik üçgen geometrisinden AK=5dAK = 5d, BK=5dBK = 5d olarak bulunur.
Elektriksel potansiyel formülünde (V=kqdV = k\frac{q}{d}) kullanılacak uzaklık değerlerini elde etmek için geometri kullanılır.
2
K ve O noktalarındaki toplam elektriksel potansiyelleri skaler olarak hesaplama
VK=2kqdV_K = 2\frac{kq}{d} ve VO=103kqdV_O = \frac{10}{3}\frac{kq}{d} olarak hesaplanır.
Bir noktadaki toplam potansiyel, o noktayı etkileyen tüm yüklerin oluşturduğu potansiyellerin skaler toplamıdır.
3
Taşınan yükün yaptığı işi potansiyel farkı kullanarak hesaplama
W=(+3q)(VOVK)=3q(103kqd2kqd)=4kq2dW = (+3q) \cdot (V_O - V_K) = 3q \cdot \left(\frac{10}{3}\frac{kq}{d} - 2\frac{kq}{d}\right) = 4\frac{kq^2}{d} bulunur.
Elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, taşınan yük ile son konum ve ilk konum arasındaki potansiyel farkının çarpımına eşittir (W=qΔVW = q \Delta V).

Key Concept

Elektriksel potansiyel farkı ve elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş
Question 3234Question

Sayfa düzleminde birbirine paralel olarak yerleştirilmiş sonsuz uzunluktaki 1 ve 2 numaralı iletken tellerden sırasıyla sayfa düzleminde yukarı doğru I1I_1 ve I2I_2 elektrik akımları geçmektedir. Tellerin arasındaki mesafenin tam ortasından, +q+q elektrik yüklü bir parçacık tellere paralel doğrultuda ve yukarı doğru v\vec{v} hızıyla fırlatılıyor.

Akım şiddetleri arasında I1>I2I_1 > I_2 ilişkisi olduğuna göre, parçacığa fırlatıldığı anda etki eden manyetik kuvvetin yönü aşağıdakilerden hangisidir?

(Yer çekimi ve sürtünmeler önemsizdir.)

Show answer & explanation

Answer: x-x yönünde (1. tele doğru)

Answer

Manyetik kuvvet x-x yönündedir (1. tele doğru).
Akım geçen düz tellerin çevrelerinde oluşturdukları manyetik alanların yönü sağ el kuralı ile bulunur. Başparmak akım yönünü gösterecek şekilde tel kavrandığında, dört parmak manyetik alan dolanımını gösterir. Buna göre, 1. telin sağ tarafında (tam ortada) oluşturduğu manyetik alan sayfa düzleminden içeri doğru (z-z), 2. telin sol tarafında (tam ortada) oluşturduğu manyetik alan ise sayfa düzleminden dışarı doğrudur (+z+z). I1>I2I_1 > I_2 olduğu için, 1. telin oluşturduğu içeri doğru olan manyetik alanın büyüklüğü, 2. telin oluşturduğu dışarı doğru olan manyetik alanın büyüklüğünden daha fazladır. Dolayısıyla parçacığın fırlatıldığı noktadaki net manyetik alan sayfa düzleminden içeri doğrudur. Yüklü parçacığa etki eden manyetik kuvvet ise F=q(v×B)\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B}) ifadesiyle verilir. Sağ el kuralına göre, başparmak hız yönünü (+y+y), dört parmak içeri doğru olan net manyetik alanı (z-z) gösterdiğinde, avuç içi artı yüklü parçacık için sola doğru olan x-x yönünü (1. tele doğru) gösterir.

Step-by-Step Solution

1
Akım geçen tellerin tam ortadaki noktada oluşturduğu manyetik alanların yönünü sağ el kuralı ile belirleyin.
1. telin oluşturduğu manyetik alan sayfa düzleminden içeri doğru (z-z), 2. telin oluşturduğu manyetik alan ise sayfa düzleminden dışarı doğrudur (+z+z).
Tellerden geçen akımların yönü yukarı doğru olduğundan, sağ el kuralına göre tellerden birinin sağındaki ve diğerinin solundaki alan yönleri zıt olur.
2
Noktadaki net manyetik alanın yönünü akım büyüklüklerini kıyaslayarak bulun.
Net manyetik alan sayfa düzleminden içeri doğrudur (z-z).
I1>I2I_1 > I_2 olduğu için 1. telin oluşturduğu alanın büyüklüğü daha fazladır ve baskın olan yön net alanın yönünü belirler.
3
Hareket halindeki +q+q yüklü parçacığa etki eden manyetik kuvvetin yönünü sağ el kuralı ile bulun.
Kuvvet sola doğru, yani x-x yönündedir (1. tele doğru).
Sağ elin başparmağı hız yönünü (+y+y), dört parmak net manyetik alanı (içeri, z-z) gösterecek şekilde tutulduğunda, avuç içi artı yüklü parçacığa etki eden kuvvetin yönünü (x-x) gösterir.

Key Concept

Akım geçen düz tellerin manyetik alanları ve yüklü parçacıklara etki eden manyetik kuvvetin yönü
Estimated Time:2m 0s
Question 3235Question

Düşey kesiti şekildeki gibi olan sürtünmesiz dalgalı bir yolda sabit vv süratiyle ilerleyen bir otomobil, K tümseğinden geçerken yolun otomobile uyguladığ�� normal kuvvetinin büyüklüğü NKN_K, L çukurundan geçerken ise NLN_L olmaktadır. Otomobilin tümsekte yolla teması kesilmediğine göre;

I. K noktasından geçerken otomobile etki eden net kuvvet aşağı yönlüdür.
II. L noktasından geçerken yolun otomobile uyguladığı normal kuvveti otomobilin ağırlığından büyüktür (NL>mgN_L > mg).
III. Yolun otomobile uyguladığı normal kuvvetlerinin büyüklükleri arasında NK>NLN_K > N_L ilişkisi vardır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: I ve II

Answer

I ve II öncüllerinin doğru olduğunu belirten seçenek
I ve II ifadelerini içeren seçenek doğrudur. Çünkü tümsekte çembersel hareket yapan otomobile etki eden net kuvvet (merkezcil kuvvet) yörünge merkezine yani aşağıya doğrudur. Çukurda ise yörünge merkezi yukarıda olduğundan net kuvvet yukarı doğrudur ve normal kuvvet ağırlıktan büyük olmak zorundadır (NL=mg+mv2/RN_L = mg + mv^2/R). Tepki kuvvetlerinin büyüklük ilişkisi ise NL>NKN_L > N_K şeklindedir.

Step-by-Step Solution

1
K tümsek noktasındaki net kuvvet (merkezcil kuvvet) denklemini yazmak.
Otomobil tümseğin üzerindeyken dairesel yörüngenin merkezi aşağıdadır. Bu nedenle net kuvvet yörünge merkezine, yani aşağı yönlüdür: Fnet, K=mgNK=mv2RF_{\text{net, K}} = mg - N_K = \frac{mv^2}{R}. Buradan NK=mgmv2RN_K = mg - \frac{mv^2}{R} elde edilir.
Düşey düzlemde çembersel hareket yapan bir cisme etki eden net kuvvet her zaman yörünge merkezine doğru yönelmelidir.
2
L çukur noktasındaki net kuvvet denklemini yazmak.
Otomobil çukurun en alt noktasındayken dairesel yörüngenin merkezi yukarıdadır. Net kuvvet yukarı yönlü olmalıdır: Fnet, L=NLmg=mv2RF_{\text{net, L}} = N_L - mg = \frac{mv^2}{R}. Buradan NL=mg+mv2RN_L = mg + \frac{mv^2}{R} elde edilir.
Merkezcil kuvvet yörünge merkezine doğru olduğundan, çukur noktasında normal kuvvetin ağırlıktan büyük olması gerekir.
3
Elde edilen denklemlere göre öncülleri değerlendirmek.
K noktasında net kuvvet aşağı yönlüdür (I. öncül doğru). L noktasında NL=mg+mv2R>mgN_L = mg + \frac{mv^2}{R} > mg dir (II. öncül doğru). NK=mgmv2RN_K = mg - \frac{mv^2}{R} ve NL=mg+mv2RN_L = mg + \frac{mv^2}{R} olduğundan NL>NKN_L > N_K ilişkisi vardır (III. öncül yanlış).
Normal kuvvetlerin büyüklüklerini ve net kuvvet yönlerini matematiksel olarak karşılaştırmak.

Key Concept

Düşey düzlemde çembersel hareket ve dinamik analiz
Question 3236Question

Sayfa düzleminde yer alan ve üzerinden +y+y yönünde sabit II akımı geçen sonsuz uzunluktaki düz telin sağ tarafındaki (+x+x bölgesi) bir noktadan +q+q yüklü noktasal bir parçacık, +y+y yönünde v\vec{v} hızıyla fırlatılmaktadır.

Buna göre, parçacığa fırlatıldığı anda etki eden manyetik kuvvetin yönü aşağıdakilerden hangisidir?

(Yer ��ekimi ve diğer tüm etkileşimler önemsizdir. Üç boyutlu kartezyen koordinat sisteminde +z+z yönü sayfa düzleminden dışarıya doğrudur.)

Show answer & explanation

Answer: x-x yönünde

Answer

Manyetik kuvvetin yönü x-x yönündedir.
Düz telden geçen akımın sağ tarafında oluşturduğu manyetik alan sayfa düzleminden içeriye doğrudur (z-z yönü). +q+q yüklü parçacık +y+y yönünde fırlatıldığında, F=q(v×B)\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B}) bağıntısına ve sağ el kuralına göre kuvvetin yönü sola doğru (x-x yönü, yani tele doğru) olur.

Step-by-Step Solution

1
Akımın oluşturduğu manyetik alanın yönünün bulunması
Manyetik alan sayfa düzleminden içeriye doğru (z-z yönünde) olur.
Sağ el kuralına göre, başparmak akım yönünü (+y+y) gösterecek şekilde düz tel avuç içine alındığında, telin sağ tarafındaki dört parmak sayfa düzleminden içeriye doğru (z-z yönü) yönelir.
2
Yüklü parçacığa etki eden manyetik kuvvetin yönünün bulunması
Manyetik kuvvet sola doğru (x-x yönünde) olur.
Sağ elin başparmağı hız yönünü (+y+y), dört parmak manyetik alan yönünü (z-z, içeri doğru) gösterecek şekilde tutulduğunda, avuç içi parçacığa etki eden manyetik kuvvetin yönünü gösterir. Parçacık pozitif yüklü (+q+q) olduğundan, kuvvet avuç içi yönünde yani sola doğru (x-x yönü) etki eder.

Key Concept

Üzerinden akım geçen düz telin çevresinde oluşturduğu manyetik alan ve bu alan içindeki hareketli yüklü parçacığa etki eden manyetik kuvvet (Lorentz kuvveti) yönlerinin sağ el kuralları ile belirlenmesi.
Estimated Time:1m 30s
Question 3237Question

Sürtünmesiz ve yalıtkan bir ortamda bulunan yüklü bir cismin, bir elektriksel alan içerisindeki eş potansiyel çizgisi üzerinde hareket ettirilmesi sürecinde elektriksel kuvvetlerin yaptığı net iş sıfırdır.

Show answer & explanation

Answer: True

Answer

Sürtünmesiz ve yalıtkan bir ortamda yüklü bir cisim eş potansiyel çizgisi üzerinde hareket ederken elektriksel kuvvetlerin yaptığı net iş sıfırdır.
Eş potansiyel çizgisi üzerinde potansiyel değişimi olmadığı için potansiyel farkı sıfırdır ve yapılan net iş de sıfır olur.

Step-by-Step Solution

1
Eş potansiyel çizgisinin özelliğini belirleme
Eş potansiyel çizgisi üzerindeki tüm noktaların elektriksel potansiyeli birbirine eşittir (VA=VBV_A = V_B).
Eş potansiyel tanımı gereği, bu yüzey veya çizgi üzerindeki potansiyel değeri sabittir.
2
Elektriksel iş bağıntısını yazma
Yapılan iş W=qΔV=q(VsonVilk)W = q \cdot \Delta V = q \cdot (V_{\text{son}} - V_{\text{ilk}}) şeklindedir.
Elektriksel alanda bir yükü taşımak için yapılan iş, yük miktarı ile potansiyel farkının çarpımıdır.
3
Net işi hesaplama
Potansiyel farkı sıfır olduğundan (ΔV=0\Delta V = 0), yapılan iş W=0W = 0 olur.
Başlangıç ve bitiş noktalarının potansiyelleri eşit olduğundan potansiyel farkı oluşmaz, dolayısıyla iş yapılmaz.

Key Concept

Eş Potansiyel Yüzeyler ve Elektriksel İş
Question 3238Question

Düşey düzlemde düzgün (sabit süratli) çembersel hareket yapan bir cismin üzerine etki eden net kuvvetin büyüklüğü, yörüngenin en üst noktasında en küçük, en alt noktasında ise en büyük değerini alır.

Show answer & explanation

Answer: False

Answer

Düşey düzlemde düzgün çembersel hareket yapan bir cismin üzerine etki eden net kuvvetin büyüklüğü sabittir; bu nedenle verilen ifade yanlıştır.
Düzgün çembersel harekette çizgisel sürat sabit olduğundan, cismin merkezcil ivmesinin büyüklüğü ve dolayısıyla cisme etki eden net kuvvetin büyüklüğü sabittir. Bu nedenle net kuvvet en üst veya en alt noktada değişmez.

Step-by-Step Solution

1
Net kuvvet ile merkezcil kuvvet arasındaki ilişkinin kurulması
Çembersel yörüngede hareket eden bir cisme etki eden net kuvvet, merkezcil kuvvete (Fnet=FcF_{\text{net}} = F_c) eşittir.
Merkezcil kuvvet bağımsız bir dış kuvvet olmayıp, cisim üzerine etki eden net kuvvetin kendisidir.
2
Düzgün çembersel hareket koşulunun değerlendirilmesi
Cismin çizgisel sürati (vv) sabit olduğundan, merkezcil kuvvetin büyüklüğü (Fc=mv2rF_c = \frac{mv^2}{r}) sabit kalır.
Düzgün çembersel hareket tanımı gereği sürat, kütle ve yörünge yarıçapı hareket boyunca değişmez.
3
Net kuvvetin b��yüklüğünün konuma göre analiz edilmesi
Cisme etki eden net kuvvetin büyüklüğü yörüngenin her noktasında aynıdır ve mv2r\frac{mv^2}{r} değerine eşittir.
Merkezcil kuvvetin yönü sürekli değişse de büyüklüğü sabit kaldığından, net kuvvetin büyüklüğü de sabittir.

Key Concept

Düşey düzlemde düzgün çembersel harekette net kuvvetin büyüklüğü yörünge boyunca sabittir ve merkezcil kuvvete eşittir.
Estimated Time:1m 30s
Question 3239Question

Yüzey alanı 0,5 m20,5\text{ m}^2 olan tek sarımlı düzlemsel iletken bir çerçeve, sayfa düzlemine dik düzgün bir manyetik alan içine yerleştirilmiştir. Manyetik alanın şiddeti 0,3 s0,3\text{ s} sürede sayfa d��zleminden içeri doğru +2 T+2\text{ T} değerinden sayfa düzleminden dışarı doğru 1 T1\text{ T} değerine (yani 1 T-1\text{ T} değerine) düzgün olarak değişmektedir. Buna göre, bu süreçte çerçevede oluşan indüksiyon elektromotor kuvvetinin (emk) büyüklüğü kaç V\text{V} olur?

Show answer & explanation

Answer: 5

Answer

Çerçevede oluşan indüksiyon elektromotor kuvvetinin büyüklüğü 5 V'tur.
İndüksiyon elektromotor kuvvetinin büyüklüğü, çerçevenin içinden geçen manyetik akı değişiminin zamana oranına eşittir. Alanın +2 T+2\text{ T}'dan 1 T-1\text{ T}'a değişmesi akıda 1,5 Wb1,5\text{ Wb}'lik bir değişime sebep olur. Bu değişim 0,3 s0,3\text{ s} sürdüğü için oluşan emk 5 V5\text{ V} büyüklüğündedir.

Step-by-Step Solution

1
İlk ve son durumdaki manyetik akı değerlerini bulunuz.
Φi=1 Wb\Phi_i = 1\text{ Wb} ve Φf=0,5 Wb\Phi_f = -0,5\text{ Wb}
Manyetik akı değişimi için başlangıç ve bitiş akı değerleri hesaplanmalıdır.
2
Manyetik akıdaki değişimi (ΔΦ\Delta\Phi) hesaplayınız.
ΔΦ=1,5 Wb\Delta\Phi = -1,5\text{ Wb}
Faraday yasasında kullanılmak üzere toplam akı değişimi bulunur.
3
Faraday Yasası'nı uygulayarak indüksiyon emk'sini hesaplayınız.
ε=5 V\varepsilon = 5\text{ V}
İndüksiyon emk'si, birim zamandaki manyetik akı değişim hızıyla belirlenir.

Key Concept

Faraday İndüksiyon Yasası ve Manyetik Akı Değişimi
Question 3240Question

Dik koordinat düzleminde, f(x)=x22x3f(x) = x^2 - 2x - 3 fonksiyonunun grafiği verilmiştir. Buna göre; y=f(x)y = f(x) eğrisi, xx-ekseni, x=0x = 0 ve x=4x = 4 doğruları arasında kalan sınırlı bölgelerin alanlarının toplamı kaç birimkaredir?

Show answer & explanation

Answer: 343\frac{34}{3}

Answer

Sınırlı bölgelerin alanları toplamı 343\frac{34}{3} birimkaredir.
İntegral sınırları [0,4][0, 4] aralığında fonksiyonun kökü olan x=3x=3 noktasına göre parçalanır. [0,3][0, 3] aralığında fonksiyon negatif değerler aldığından bu kısım için integralin önüne eksi işareti getirilir. [3,4][3, 4] aralığında ise fonksiyon pozitif değerler aldığından doğrudan belirli integral hesaplanır. Bu iki alanın toplamı olan 9+73=3439 + \frac{7}{3} = \frac{34}{3} ifadesi doğru cevabı verir.

Step-by-Step Solution

1
Fonksiyonun köklerini bularak integral sınırlarını belirlemek.
x22x3=0    (x3)(x+1)=0x^2 - 2x - 3 = 0 \implies (x-3)(x+1) = 0 denkleminden kökler x=1x = -1 ve x=3x = 3 olarak bulunur. İntegral aralığımız [0,4][0, 4] olduğundan, bu aralıktaki tek kök x=3x = 3 noktasıdır.
Fonksiyonun x-eksenini kestiği noktalarda işaret değiştireceğinden, alan hesaplanırken bu noktalara göre integral parçalanmalıdır.
2
Aralıkları belirleyip alan integralini yazmak.
[0,3][0, 3] aralığında f(x)0f(x) \le 0 olduğundan alan S1=03f(x)dxS_1 = \int_0^3 -f(x)\,dx olur. [3,4][3, 4] aralığında f(x)0f(x) \ge 0 olduğundan alan S2=34f(x)dxS_2 = \int_3^4 f(x)\,dx olur. Toplam Alan = S1+S2S_1 + S_2.
x-ekseninin altında kalan bölgelerin alanı integralin negatif işaretlisine, üstünde kalan bölgelerin alanı ise integralin kendisine eşittir.
3
İlk bölgenin (S1S_1) alanını hesaplamak.
S1=03(x2+2x+3)dx=[x33+x2+3x]03=(9+9+9)0=9S_1 = \int_0^3 (-x^2 + 2x + 3)\,dx = \left[ -\frac{x^3}{3} + x^2 + 3x \right]_0^3 = (-9 + 9 + 9) - 0 = 9 birimkare.
Belirli integral kuralları uygulanarak [0,3][0, 3] aralığındaki alan değeri bulunur.
4
İkinci bölgenin (S2S_2) alanını hesaplamak.
S2=34(x22x3)dx=[x33x23x]34=(6431612)(999)=(64328)+9=73S_2 = \int_3^4 (x^2 - 2x - 3)\,dx = \left[ \frac{x^3}{3} - x^2 - 3x \right]_3^4 = \left( \frac{64}{3} - 16 - 12 \right) - (9 - 9 - 9) = \left( \frac{64}{3} - 28 \right) + 9 = \frac{7}{3} birimkare.
Belirli integral kuralları uygulanarak [3,4][3, 4] aralığındaki alan değeri bulunur.
5
Toplam alanı bulmak.
S=S1+S2=9+73=343S = S_1 + S_2 = 9 + \frac{7}{3} = \frac{34}{3} birimkare.
Elde edilen iki alt bölgenin alanları toplanarak toplam alan bulunur.

Key Concept

Belirli integral kullanarak bir eğri ile x-ekseni arasında kalan bölgenin alanını hesaplarken, x-ekseninin altında kalan bölgeler için integral değerinin önüne eksi işareti konularak alanın pozitif çıkması sağlanır.
Estimated Time:2m 0s
PreviousPage 162 / 437Next
All practice questions — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin