Tüm alıştırma soruları

8734 soru

Soru 2981Soru

İletken, kapalı ve dikdörtgen bir tel çerçeve, sayfa düzlemine dik ve içeri doğru olan düzgün bir manyetik alan bölgesine sabit hızla girmektedir. Bu süreçte çerçevede indüksiyon akımının oluşum aşamalarının fiziksel olarak gerçekleşme sırasını belirleyiniz.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

İndüksiyon akımının oluşum sırası; iletken tel çerçevenin manyetik alana girmesi, ��erçevenin içinden geçen manyetik akının artması, Lenz Kanunu gereği bu artışı engellemek için dışa doğru indüklenen bir manyetik alanın kurulması ve son olarak bu alanı yaratan saat yönünün tersindeki indüksiyon akımının oluşması şeklindedir.
Süreç, tel çerçevenin manyetik alan bölgesine girmesiyle (alana giriş) tetiklenir. Alana giren kısmın yüzey alanı arttıkça manyetik akı yükselir (akının değişimi). Lenz Kanunu'na göre bu artışa tepki olarak zıt yönde yani dışarı doğru indüklenen bir manyetik alan yaratılır (alanın oluşumu). Bu manyetik alanı sağlayan etken ise saat yönünün tersindeki indüksiyon akımıdır (akımın oluşumu).

Adım Adım Çözüm

1
Çerçevenin hareketinin tespiti
İletken tel çerçeve düzgün manyetik alana girer.
Akı değişiminin başlayabilmesi için öncelikle geometrik olarak çerçevenin sınırları manyetik alan bölgesine girmelidir.
2
Akı değişiminin formülle analizi
Manyetik akı (Φ=BA \Phi = B \cdot A ) artar.
Çerçevenin manyetik alan içerisindeki alanı (AA) arttığı için akı değeri de doğrusal olarak artış gösterir.
3
Lenz Kanunu'nun uygulanması
Sayfa dışına doğru ( \odot ) indüklenen manyetik alan (Bind B_{ind} ) oluşur.
Lenz Kanunu gereği sistem artan içeri doğru olan akıyı azaltmaya çalışır ve zıt yönde bir alan yaratır.
4
Sağ el kuralının uygulanması
Saat yönünün tersinde indüksiyon akımı başlar.
Sağ elin başparmağı dışarıyı ( \odot ) gösterecek şekilde dört parmak büküldüğünde akım yönü saat yönünün tersi olarak bulunur.

Anahtar Kavram

İndüksiyon akımının oluşum süreci ve Lenz Kanunu
Tahmini Süre:45s
Soru 2982Soru
Türevlenebilir bir ff fonksiyonu için
f(0)=2f(0) = 2
f(1)=5f(1) = 5
f(2)=11f(2) = 11
f(7)=17f(7) = 17
eşitlikleri verilmektedir.
Buna göre,
12x2f(x31)dx\int_{1}^{2} x^2 \cdot f'(x^3 - 1) \, dx
integralinin değeri kaçtır?
Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 5

Cevap

İntegralin doğru değeri 5'tir.
İntegralde u=x31u = x^3 - 1 dönüşümü yapıldığında diferansiyel x2dx=du3x^2 \, dx = \frac{du}{3} olur. Sınırlar x=1x=1 için u=0u=0, x=2x=2 için u=7u=7 olarak güncellenir. Bu durumda integral 1307f(u)du=13[f(7)f(0)]\frac{1}{3} \int_{0}^{7} f'(u) \, du = \frac{1}{3} [f(7) - f(0)] haline gelir. Verilen değerler yerine yazıldığında 13(172)=5\frac{1}{3} (17 - 2) = 5 sonucu bulunur. Bu nedenle doğru yanıt 5 değeridir.

Adım Adım Çözüm

1
İntegral ifadesinde u=x31u = x^3 - 1 değişken değiştirmesi tanımlanır ve diferansiyeli alınır.
du=3x2dx    x2dx=du3du = 3x^2 \, dx \implies x^2 \, dx = \frac{du}{3} elde edilir.
İntegrali yeni değişken uu cinsinden yazabilmek için diferansiyel ifadesinin dönüştürülmesi gerekir.
2
Belirli integralin sınırları yeni değişken olan uu'ya göre güncellenir.
Alt sınır için x=1    u=131=0x = 1 \implies u = 1^3 - 1 = 0 ve üst sınır için x=2    u=231=7x = 2 \implies u = 2^3 - 1 = 7 bulunur.
Değişken değiştirme yapıldığında integralin sınır değerlerinin de yeni değişkene göre güncellenmesi zorunludur.
3
Yeni sınırlar ve diferansiyel ifadesi integralde yerine yazılarak integral değeri hesaplanır.
12x2f(x31)dx=07f(u)du3=13[f(7)f(0)]\int_{1}^{2} x^2 \cdot f'(x^3 - 1) \, dx = \int_{0}^{7} f'(u) \cdot \frac{du}{3} = \frac{1}{3} [f(7) - f(0)] ifadesinden 13[172]=5\frac{1}{3} [17 - 2] = 5 elde edilir.
Temel analiz teoremi kullanılarak türevi verilen fonksiyonun integral değeri hesaplanmıştır.

Anahtar Kavram

Belirli integralde değişken değiştirme yöntemi uygulanırken sınırların doğru bir şekilde güncellenmesi ve diferansiyel katsayılarının hesaba katılması.

Alternatif Yöntem

İntegral içindeki ifade, bileşke fonksiyonun türev kuralı yardımıyla doğrudan fark edilebilir. d(f(x31))=3x2f(x31)dxd(f(x^3 - 1)) = 3x^2 \cdot f'(x^3 - 1) \, dx olduğundan, integral içerisindeki terim 13d(f(x31))\frac{1}{3} d(f(x^3 - 1)) şeklinde yazılabilir. Buradan belirli integral doğrudan [13f(x31)]12=13[f(7)f(0)]\left[ \frac{1}{3} f(x^3 - 1) \right]_{1}^{2} = \frac{1}{3} [f(7) - f(0)] olarak çözülür.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 2983Soru

Hava sürtünmelerinin önemsiz olduğu ve yer çekimi ivmesinin g=10 m/s2g = 10 \text{ m/s}^2 kabul edildiği bir ortamda, yatay düzlem üzerindeki bir noktadan eğik olarak fırlatılan bir cisim, hareketi sırasında aynı yükseklikten fırlatıldıktan 1 s1 \text{ s} ve 3 s3 \text{ s} sonra geçmektedir. Cismin fırlatıldıktan 1 s1 \text{ s} ve 3 s3 \text{ s} sonraki hız vektörleri birbirine dik olduğuna göre, cismin yatayda aldığı yol (menzili) kaç metredir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 40

Cevap

Cismin yatayda aldığı yol (menzili) 40 m40 \text{ m}'dir.
Cismin 1 s1 \text{ s} ve 3 s3 \text{ s} anlarında aynı yükseklikte bulunması, hareketin tepe noktasına 2 s2 \text{ s}'de ulaştığını ve dolayısıyla ilk düşey hızının 20 m/s20 \text{ m/s} olduğunu gösterir. Bu anlardaki düşey hızlar sırasıyla +10 m/s+10 \text{ m/s} ve 10 m/s-10 \text{ m/s} olur. Hız vektörlerinin dikliği şartından (vx2100=0v_x^2 - 100 = 0) yatay hız 10 m/s10 \text{ m/s} bulunur. Uçuş süresi 4 s4 \text{ s} olduğundan menzil 40 m40 \text{ m} olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Uçuş süresi ve ilk düşey hız bileşeninin belirlenmesi
tuc¸us¸=4 st_{\text{uçuş}} = 4 \text{ s}, v0y=20 m/sv_{0y} = 20 \text{ m/s}
Eğik atış hareketinde cisim aynı yükseklikten yükselirken ve alçalırken geçer. Bu sürelerin aritmetik ortalaması tepe noktasına ulaşma süresini verir. Tepe noktasına ulaşma süresinden düşey hız bileşeni ve toplam uçuş süresi bulunur.
2
Belirtilen anlardaki düşey hız bileşenlerinin hesaplanması
vy(1s)=10 m/sv_{y}(1\text{s}) = 10 \text{ m/s} ve vy(3s)=10 m/sv_{y}(3\text{s}) = -10 \text{ m/s}
Yer çekimi ivmesi nedeniyle düşey hız her saniye 10 m/s10 \text{ m/s} azalır. vy=v0ygtv_y = v_{0y} - gt formülü kullanılarak hız bileşenleri bulunur.
3
Hız vektörlerinin diklik koşulundan yatay hızın bulunması
vx=10 m/sv_x = 10 \text{ m/s}
Yatay hız bileşeni hareket boyunca sabittir. İki vektörün birbirine dik olması, bu vektörlerin skaler çarpımının sıfır olmasını gerektirir: vx2+vy1vy2=0v_x^2 + v_{y1} \cdot v_{y2} = 0.
4
Yatay menzilin hesaplanması
X=40 mX = 40 \text{ m}
Yatayda alınan yol, sabit yatay hız ile toplam uçuş süresinin çarpımına eşittir: X=vxtuc¸us¸X = v_x \cdot t_{\text{uçuş}}.

Anahtar Kavram

Eğik atış hareketinde simetri, yatay ve düşey hız bileşenlerinin birbirinden bağımsızlığı ve dik vektörlerin skaler çarpımı.
Soru 2984Soru

Hava sürtünmesinin ihmal edildiği bir ortamda, yatay düzlem üzerindeki bir noktadan eğik olarak fırlatılan bir cismin hareketi boyunca hız vektörü ile ivme vektörü arasındaki açı en az 5353^\circ olmaktadır.

Cismin çıkabildiği maksimum yükseklik 45 m45\text{ m} olduğuna göre, cismin fırlatıldığı noktadan tekrar yere düşene kadar yatayda aldığı yol (menzili) kaç metredir?

(Yer çekimi ivmesini g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2, sin(37)=0,6\sin(37^\circ) = 0,6 ve cos(37)=0,8\cos(37^\circ) = 0,8 alınız.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 240

Cevap

Cismin yatayda aldığı yol (menzili) 240 metredir.
Eğik atışta yer çekimi ivme vektörü her zaman düşey doğrultuda aşağı yönlüdür. Hız ile yer çekimi ivme vektörü arasındaki açının minimum olduğu durum, cismin yere çarptığı (inişin sonlandığı) andır. Bu açı 5353^\circ olduğuna göre fırlatılma açısı 3737^\circ bulunur. Maksimum yükseklik 45 m45\text{ m} olduğuna göre düşey ilk hız 30 m/s30\text{ m/s}, toplam havada kalma süresi ise 6 s6\text{ s} olur. Fırlatılma açısı 3737^\circ olduğundan yatay hız bileşeni 40 m/s40\text{ m/s}'dir. Bu durumda yatayda alınan yol 40×6=240 m40 \times 6 = 240\text{ m} olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Hız ve ivme vektörleri arasındaki açının minimum olduğu durumu analiz ederek fırlatılma açısını belirlemek.
Fırlatılma açısı θ0=37\theta_0 = 37^\circ olarak bulunur.
E��ik atış hareketinde ivme vektörü her zaman yer çekimi ivmesidir (g\vec{g}) ve düşey aşağı yönlüdür. Hız ile ivme vektörü arasındaki açı hareket boyunca azalır ve cismin yere çarpma anında minimum değerine ulaşır. Bu açı 90θ0=5390^\circ - \theta_0 = 53^\circ olduğundan θ0=37\theta_0 = 37^\circ bulunur.
2
Maksimum yükseklik formülü yardımıyla düşey ilk hız bileşenini hesaplamak.
Düşey ilk hız bileşeni v0y=30 m/sv_{0y} = 30\text{ m/s} olarak bulunur.
Cismin maksimum yüksekliği hmax=v0y22gh_{\max} = \frac{v_{0y}^2}{2g} formülüyle verilir. Değerler yerine yazıldığında 45=v0y22045 = \frac{v_{0y}^2}{20} eşitliğinden v0y=30 m/sv_{0y} = 30\text{ m/s} elde edilir.
3
İlk hız büyüklüğünü ve yatay ilk hız bileşenini hesaplamak.
Yatay ilk hız bileşeni v0x=40 m/sv_{0x} = 40\text{ m/s} olarak bulunur.
Düşey hız bileşeni v0y=v0sin(37)v_{0y} = v_0 \sin(37^\circ) olduğundan 30=v0×0,6    v0=50 m/s30 = v_0 \times 0,6 \implies v_0 = 50\text{ m/s} olur. Buradan yatay hız bileşeni v0x=v0cos(37)=50×0,8=40 m/sv_{0x} = v_0 \cos(37^\circ) = 50 \times 0,8 = 40\text{ m/s} olarak hesaplanır.
4
Cismin uçuş süresini hesaplamak.
Uçuş süresi tuc¸us¸=6 st_{\text{uçuş}} = 6\text{ s} olarak bulunur.
Cismin havada kalma süresi tuc¸us¸=2v0ygt_{\text{uçuş}} = \frac{2 v_{0y}}{g} formülüyle hesaplanır. Değerler yazıldığında tuc¸us¸=2×3010=6 st_{\text{uçuş}} = \frac{2 \times 30}{10} = 6\text{ s} olur.
5
Menzil formülü ile cismin yatayda aldığı yolu hesaplamak.
Menzil (yatayda alınan yol) x=240 mx = 240\text{ m} olarak bulunur.
Yatay doğrultuda cisim sabit hızlı hareket yaptığından, menzil x=v0x×tuc¸us¸x = v_{0x} \times t_{\text{uçuş}} bağıntısıyla bulunur. Buradan x=40×6=240 mx = 40 \times 6 = 240\text{ m} elde edilir.

Anahtar Kavram

Eğik atış hareketinde hız ve ivme vektörlerinin analizi, maksimum yükseklik ve menzil hesaplamaları.
Soru 2985Soru

Yalıtkan yatay düzlem üzerinde aralarında dd uzaklığı bulunacak şekilde sabitlenen noktasal KK ve LL cisimlerinin elektrik yükleri sırasıyla +q+q ve +4q+4q dur. KK cisminin LL cismine uyguladığı elektriksel kuvvet F\vec{F} dir.

Buna göre, LL cisminin KK cismine uyguladığı elektriksel kuvvet aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: F-\vec{F}

Cevap

L cisminin K cismine uyguladığı elektriksel kuvvet, K'nin L'ye uyguladığı kuvvetle eşit büyüklükte ve zıt yönlü olan F-\vec{F} kuvvetidir.
Cisimlerin birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetler, Newton'ın üçüncü yasası gereğince bir etki-tepki çiftidir. Bu nedenle her zaman eşit büyüklükte ve zıt yönlüdürler. K cisminin L cismine uyguladığı kuvvet F\vec{F} ise, L cisminin K cismine uyguladığı kuvvet zıt yönlü olacağından F-\vec{F} olur.

Adım Adım Çözüm

1
Cisimler arasındaki elektriksel kuvvet büyüklüğünü veren Coulomb Yasası formülünü yazalım.
F=kqKqLd2F = k \cdot \frac{|q_K \cdot q_L|}{d^2}
Bu formül, her iki cismin de birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetin büyüklüğünün eşit olduğunu gösterir.
2
Newton'ın üçüncü hareket yasası olan etki-tepki prensibini bu duruma uygulayalım.
FLK=FKL\vec{F}_{L \rightarrow K} = -\vec{F}_{K \rightarrow L}
Etki-tepki çifti olan elektriksel kuvvetler zıt yönlü ve eşit büyüklüktedir.
3
Soruda verilen F\vec{F} tanımını yerine koyarak L'nin K'ye uyguladığı kuvveti vektörel olarak ifade edelim.
FLK=F\vec{F}_{L \rightarrow K} = -\vec{F}
K'nin L'ye uyguladığı kuvvet F\vec{F} olarak tanımlandığı için, L'nin K'ye uyguladığı kuvvet bunun zıt işaretlisi olur.

Anahtar Kavram

Elektriksel kuvvetlerin etki-tepki çifti olması ve her iki yüklü cismin birbirine eşit büyüklükte, zıt yönlü elektriksel kuvvet uygulaması.
Tahmini Süre:1m 0s
Soru 2986Soru

Dik koordinat düzleminde, y=x3y = \sqrt[3]{x} eğrisi, yy-ekseni, y=1y = -1 ve y=2y = 2 doğruları arasında kalan sınırlı bölgenin alanı kaç birimkaredir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 174\frac{17}{4}

Cevap

Sınırlıbo¨lgeninalanı174birimkaredir.Sınırlı bölgenin alanı \frac{17}{4} birimkaredir.
Verilen bölge y-ekseni ile sınırlandırıldığı için alan formülü 12g(y)dy\int_{-1}^{2} |g(y)| dy şeklindedir. y=x3    x=g(y)=y3y = \sqrt[3]{x} \implies x = g(y) = y^3 olduğundan, y[1,0]y \in [-1, 0] aralığında g(y)0g(y) \le 0 ve y[0,2]y \in [0, 2] aralığında g(y)0g(y) \ge 0 olur. Bu durumda alan, 10y3dy+02y3dy=14+4=174\int_{-1}^{0} -y^3 dy + \int_{0}^{2} y^3 dy = \frac{1}{4} + 4 = \frac{17}{4} birimkare olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Eğri denklemini y cinsinden ifade etme
y=x3    x=y3y = \sqrt[3]{x} \implies x = y^3 elde edilir.
y-ekseni ve y=1,y=2y = -1, y = 2 doğruları ile sınırlı alanı y değişkenine göre entegre etmek için fonksiyonu x=g(y)x = g(y) biçiminde yazmalıyız.
2
Bölgelerin y-eksenine göre konumunu belirleme ve integral sınırlarını ayırma
y[1,0]y \in [-1, 0] için y30y^3 \le 0 (y-ekseninin solunda) ve y[0,2]y \in [0, 2] için y30y^3 \ge 0 (y-ekseninin sağında) olduğu belirlenir.
y-ekseninin solunda kalan bölgenin alanı için integralin önüne eksi işareti koyulmalıdır.
3
Alan formülünü yazma ve belirli integralleri hesaplama
Alan=10y3dy+02y3dy=[y44]10+[y44]02=(0(14))+(40)=14+4=174Alan = \int_{-1}^{0} -y^3 dy + \int_{0}^{2} y^3 dy = \left[ -\frac{y^4}{4} \right]_{-1}^{0} + \left[ \frac{y^4}{4} \right]_{0}^{2} = \left( 0 - \left( -\frac{1}{4} \right) \right) + (4 - 0) = \frac{1}{4} + 4 = \frac{17}{4} bulunur.
Belirli integrallerin ayrı ayrı hesaplanıp toplanmasıyla toplam alan elde edilir.

Anahtar Kavram

Bir eğri ile y-ekseni arasında kalan bölgenin alanını hesaplamak için integral sınırları içerisinde fonksiyonun işaretine dikkat edilerek mutlak değer integrali alınır.
Soru 2987Soru
Dik koordinat düzleminde,
f(x)=x26x+kf(x) = x^2 - 6x + k
parabolünün tepe noktası TT'dir.
Bu parabolün simetri ekseni,
y=2x1y = 2x - 1
doğrusunu PP noktasında kesmektedir.

PP noktasının TT noktasına olan uzaklığı 44 birim olduğuna göre, kk gerçel sayısının alabileceği değerler toplamı kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 28

Cevap

k gerçel sayısının alabileceği değerler toplamı 28'dir.
Parabolün simetri ekseni x = 3 doğrusudur. Bu doğrunun y = 2x - 1 doğrusuyla kesişim noktası P(3, 5) olarak bulunur. Parabolün tepe noktası ise T(3, k-9) olur. P ile T noktaları arasındaki uzaklık |5 - (k-9)| = |14 - k| = 4 olup buradan k sayısı 10 veya 18 değerlerini alabilir. Bu değerlerin toplamı 28'dir.

Adım Adım Çözüm

1
Parabolün simetri ekseninin bulunması
x = 3 doğrusu
Parabolün simetri ekseni x = r = -b/(2a) formül��yle bulunur. f(x) = x^2 - 6x + k için r = -(-6)/(2*1) = 3'tür.
2
Simetri ekseni ile doğrunun kesişim noktası P'nin koordinatlarının belirlenmesi
P(3, 5)
Simetri ekseni olan x = 3 doğrusu, y = 2x - 1 doğrusunu kestiği için kesişim noktasının apsisi x = 3'tür. Doğru denkleminde x yerine 3 yazıldığında ordinat y = 2(3) - 1 = 5 bulunur.
3
Tepe noktası T'nin koordinatlarının k cinsinden ifade edilmesi
T(3, k - 9)
Tepe noktasının apsisi r = 3'tür. Ordinatı ise k_0 = f(3) = 3^2 - 6(3) + k = k - 9 olur.
4
P ve T noktaları arasındaki uzaklık bağıntısının kurulması ve çözülmesi
k = 10 veya k = 18
P(3, 5) ve T(3, k-9) noktaları aynı dikey doğru üzerinde olduğundan, aralarındaki uzaklık ordinatlarının farkının mutlak değerine eşittir: |5 - (k - 9)| = 4, buradan |14 - k| = 4 elde edilir. Bu eşitlikten 14 - k = 4 ise k = 10, ve 14 - k = -4 ise k = 18 bulunur.
5
k değerlerinin toplamının hesaplanması
10 + 18 = 28
Bulunan k değerleri toplanarak sonuca ulaşılır.

Anahtar Kavram

Parabolün simetri ekseni x = -b/(2a) doğrusudur ve tepe noktası T(r, k_0) bu simetri ekseni üzerindedir.
Soru 2988Soru

Bir caddede yan yana bulunan 8 dükkandan 3'ü maviye, 3'ü kırmızıya ve 2'si sarıya boyanacaktır.

Maviye boyanacak dükkanların tamam��nın yan yana olduğu, sarıya boyanacak dükkanların ise yan yana olmadığı kaç farklı boyama yapılabilir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 40

Cevap

Maviye boyanacak dükkanların tamamının yan yana olduğu, sarıya boyanacak dükkanların ise yan yana olmadığı 40 farklı boyama yapılabilir.
Mavi dükkanlar tek bir nesne olarak kabul edilip kırmızı ve sarı dükkanlarla birlikte dizildiğinde, tekrarlı permütasyon ile tüm durumların sayısı 60 olarak bulunur. Sarı dükkanların yan yana geldiği durumlar (sarı dükkanların tek bir blok olarak gruplandığı durumlar) hesaplandığında ise 20 durum elde edilir. Tüm durumlardan sarıların yan yana olduğu durumlar çıkarıldığında istenen koşula uygun 40 farklı sıralama elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Mavi dükkanları bir arada tutmak için tek bir nesne olarak gruplama.
3 mavi dükkan (MMM)(MMM) tek bir nesne XX olarak kabul edilir. Geriye kalan nesneler: 3 adet kırmızı (K)(K) ve 2 adet sarı (S)(S) dükkandır.
Mavi dükkanların yan yana olması koşulunu sağlamak.
2
Mavi dükkan bloğu ile diğer dükkanların tüm olası sıralama sayısını bulma.
1 adet XX, 3 adet KK ve 2 adet SS olmak üzere toplam 6 nesne vardır. Kırmızı ve sarı dükkanlar kendi içlerinde özdeş olduğundan tekrarlı permütasyon ile sıralama sayısı: 6!3!2!=60\frac{6!}{3! \cdot 2!} = 60 olarak bulunur.
Mavi dükkanların yan yana olduğu tüm durumların sayısını belirlemek.
3
Sarı dükkanların yan yana olduğu durumların sayısını hesaplama.
2 adet sarı dükkan (SS)(SS) tek bir nesne YY olarak gruplanır. Bu durumda sıralanacak nesneler: 1 adet XX, 3 adet KK ve 1 adet YY olmak üzere 5 nesnedir. Sıralama sayısı: 5!3!=20\frac{5!}{3!} = 20 olarak bulunur.
İstenmeyen durumları (sarıların yan yana olduğu durumları) tüm durumlardan çıkarmak.
4
İstenen koşula uygun boyama sayısını bulmak için çıkarma işlemini yapma.
6020=4060 - 20 = 40 farklı boyama yapılabilir.
Sarı dükkanların yan yana olmadığı durum sayısına ulaşmak.

Anahtar Kavram

Tekrarlı permütasyon hesaplamalarında belirli elemanların bir arada olma ve olmama koşullarının uygulanması.
Soru 2989Soru

Sürtünmelerin ve yer çekiminin ihmal edildiği yalıtkan bir ortamda, aralarında dd uzaklığı bulunan iki iletken paralel levha, potansiyel farkı VV olan bir üretece bağlanarak yüklenmiştir. Pozitif yüklü levhaya olan uzaklığı d5\frac{d}{5} olan KK noktasından serbest bırakılan +q+q yüklü bir parçacık, pozitif yüklü levhaya olan uzaklığı 3d5\frac{3d}{5} olan LL noktasından geçerek karşı levhaya çarpıyor.

Buna göre, parçacığın LL noktasından geçerken sahip olduğu kinetik enerjinin, karşı levhaya çarptığı andaki kinetik enerjisine oranı kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 12\frac{1}{2}

Cevap

Parçacığın L noktasından geçerken sahip olduğu kinetik enerjinin, karşı levhaya çarptığı andaki kinetik enerjisine oranı 1/2'dir.
Parçacığın K noktasından L noktasına gelene kadar yaptığı net yer değiştirme 2d/5 kadardır. Bu aralıkta yapılan iş 2qV/5 olup bu değer L noktasındaki kinetik enerjiye eşittir. Parçacığın K noktasından karşı levhaya ulaşana kadar yaptığı net yer değiştirme ise 4d/5 kadardır. Bu aralıkta yapılan iş 4qV/5 olup karşı levhaya çarpma kinetik enerjisine eşittir. Bu değerlerin oranı ise 1/2 olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Parçacığa etki eden elektriksel kuvvetin büyüklüğünü ve yönünü belirleme
İki paralel levha aras��ndaki elektrik alan düzgün olup büyüklüğü E=VdE = \frac{V}{d} kadardır. Artı yüklü +q+q parçacığına etki eden elektriksel kuvvet F=qE=qVdF = qE = \frac{qV}{d} büyüklüğünde ve pozitif levhadan negatif levhaya doğrudur.
Elektriksel kuvvetin yaptığı işi hesaplayabilmek için öncelikle kuvvetin büyüklüğünü ve yönünü belirlememiz gerekir.
2
Parçacığın K noktasından L noktasına gelene kadar kazandığı kinetik enerjiyi hesaplama
Parçacık xK=d5x_K = \frac{d}{5} noktasından xL=3d5x_L = \frac{3d}{5} noktasına ulaştığında yapılan iş: WKL=FΔx=qVd(3d5d5)=25qVW_{K\rightarrow L} = F \cdot \Delta x = \frac{qV}{d} \cdot (\frac{3d}{5} - \frac{d}{5}) = \frac{2}{5}qV olur. Parçacık ilk başta durduğundan bu iş, parçacığın LL noktasındaki kinetik enerjisine (ELE_L) eşittir.
İş-enerji teoremine göre net kuvvetin yaptığı iş, cismin kinetik enerjisindeki değişime eşittir.
3
Parçacığın K noktasından karşı levhaya (negatif levhaya) ulaşana kadar kazandığı kinetik enerjiyi hesaplama
Parçacık karşı levhaya (x=dx = d) ulaştığında yapılan toplam iş: WKlevha=F(dxK)=qVd(dd5)=45qVW_{K\rightarrow \text{levha}} = F \cdot (d - x_K) = \frac{qV}{d} \cdot (d - \frac{d}{5}) = \frac{4}{5}qV olur. Bu iş, parçacığın karşı levhaya çarptığı andaki kinetik enerjisine (ElevhaE_{\text{levha}}) eşittir.
Parçacığın hareketinin sonlandığı karşı levhadaki kinetik enerjiyi bulmak için toplam yer değiştirmeyi kullanırız.
4
İki kinetik enerjinin oranını bulma
ELElevha=25qV45qV=24=12\frac{E_L}{E_{\text{levha}}} = \frac{\frac{2}{5}qV}{\frac{4}{5}qV} = \frac{2}{4} = \frac{1}{2} bulunur.
Soru kökünde bizden istenen oran, bu iki kinetik enerjinin birbirine bölünmesiyle elde edilir.

Anahtar Kavram

Düzgün elektrik alanda yüklü cisimler üzerine yapılan iş ve kinetik enerji değişimi ilişkisi (W=Fx=qEd=qVW = F \cdot x = qEd = qV)
Soru 2990Soru

Bir laboratuvarda geliştirilen bir hızlı tanı testinin, belirli bir hastalığa sahip olan bir kişide pozitif sonuç verme olasılığı \%90'dır. Bu testin, sağlıklı bir kişide hatalı bir şekilde pozitif sonuç verme (yalancı pozitif) olasılığı ise \%5'tir.

Bir topluluğun \%10'unun bu hastalığa sahip olduğu bilinmektedir. Bu topluluktan rastgele seçilen bir kişiye uygulanan testin sonucu pozitif çıktığına göre, bu kişinin gerçekten hasta olma olasılığı kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 23\frac{2}{3}

Cevap

23\frac{2}{3}
Testin pozitif çıktığı bilindiğine göre, örnek uzayımız sadece pozitif test sonucu veren durumlar ile sınırlanır. Bu sınırlı örnek uzayında gerçekten hasta olanların oranı, tüm pozitif sonuçlar içindeki hasta ve pozitif olanların oranına eşittir. Bu oran iki bölü üç olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Hastalık ve test sonuçlarına ilişkin olayları tanımlayarak olasılıklarını belirlemek.
Hasta olma olayı HH olsun, bu durumda P(H)=010P(H) = 0{}10 ve sağlıklı olma olayı SS olsun, P(S)=090P(S) = 0{}90. Testin pozitif sonuç vermesi olayı PP olsun. Verilen koşullu olasılıklar: P(PH)=090P(P|H) = 0{}90 ve P(PS)=005P(P|S) = 0{}05'tir.
Koşullu olasılık formülünü uygulamak için gerekli olan temel bileşenleri belirlemek.
2
Pozitif test sonucunun ve hastalığın birlikte gerçekleşme olasılığını (P(HP)P(H \cap P)) hesaplamak.
P(HP)=P(H)×P(PH)=010×090=009P(H \cap P) = P(H) \times P(P|H) = 0{}10 \times 0{}90 = 0{}09.
İstenen koşullu olasılığın pay kısmını bulmak.
3
Testin pozitif sonuç verme toplam olasılığını (P(P)P(P)) hesaplamak.
P(P)=P(HP)+P(SP)=009+P(S)×P(PS)=009+090×005=009+0045=0135P(P) = P(H \cap P) + P(S \cap P) = 0{}09 + P(S) \times P(P|S) = 0{}09 + 0{}90 \times 0{}05 = 0{}09 + 0{}045 = 0{}135.
Koşullu olasılık formülünün payda kısmını (daraltılmış örnek uzayını) oluşturmak.
4
Test sonucu pozitif olan bir kişinin gerçekten hasta olma olasılığını (P(HP)P(H|P)) hesaplamak.
P(HP)=P(HP)P(P)=0090135=90135=23P(H|P) = \frac{P(H \cap P)}{P(P)} = \frac{0{}09}{0{}135} = \frac{90}{135} = \frac{2}{3}.
Koşullu olasılık tanımını uygulayarak nihai sonucu elde etmek.

Anahtar Kavram

Koşullu Olasılık ve Bayes Teoremi
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 2991Soru
Hermann Ebbinghaus’un unutma eğrisi modeline göre, yeni öğrenilen bir konunun tt gün sonra hatırlanma yüzdesi P(t)P(t) olmak üzere,
P(t)=90+40log13(t+1)P(t) = 90 + 40 \log_{\frac{1}{3}}(t + 1)
fonksiyonu ile modellenmektedir.

Buna göre, yeni öğrenilen bir konunun hatırlanma yüzdesinin %10 veya daha fazla olması için geçen süre (tt gün) aşağıdaki aralıkların hangisinde yer almalıdır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: [0,8][0, 8]

Cevap

Hatırlanma yüzdesinin %10 veya daha fazla olması için geçen süre [0,8][0, 8] aralığında yer almalıdır.
Doğru cevap olan [0,8][0, 8] aralığı, P(t)10P(t) \geq 10 eşitsizliğinin doğru çözülmesiyle elde edilir. Taban basit kesir olduğundan eşitsizlik yön değiştirir ve t8t \leq 8 bulunur. Zaman negatif olamayacağı için alt sınır 00 olarak belirlenir.

Adım Adım Çözüm

1
Eşitsizliği kurma ve düzenleme
log13(t+1)2\log_{\frac{1}{3}}(t + 1) \geq -2
Hatırlanma yüzdesinin %10 veya daha fazla olması istendiğinden P(t)10P(t) \geq 10 yazılır. 90+40log13(t+1)10    40log13(t+1)80    log13(t+1)290 + 40 \log_{\frac{1}{3}}(t + 1) \geq 10 \implies 40 \log_{\frac{1}{3}}(t + 1) \geq -80 \implies \log_{\frac{1}{3}}(t + 1) \geq -2 elde edilir.
2
Eşitsizliği çözme ve taban özelliğini kullanma
t8t \leq 8
Logaritmanın tabanı olan 13\frac{1}{3} basit kesir olduğundan (0<13<10 < \frac{1}{3} < 1), logaritma kaldırılırken eşitsizlik yön değiştirir: t+1(13)2    t+19    t8t + 1 \leq \left(\frac{1}{3}\right)^{-2} \implies t + 1 \leq 9 \implies t \leq 8 bulunur.
3
Tanım kümesi ve gerçek hayat kısıtlarını uygulama
0t80 \leq t \leq 8
Logaritmanın tanımlı olması için t+1>0    t>1t + 1 > 0 \implies t > -1 olmalıdır. Ayrıca gerçek hayat kısıtı olarak geçen zaman negatif olamayacağından t0t \geq 0 olmalıdır. Bu koşullarla t8t \leq 8 eşitsizliğinin kesişimi alınarak [0,8][0, 8] aralığı bulunur.

Anahtar Kavram

Üstel ve logaritmik modellerin gerçek hayat kısıtları ve basit kesir tabanlı eşitsizliklerin çözümü
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 2992Soru

Hacmi 24π cm324\pi \text{ cm}^3 olan dik dairesel silindir biçiminde üstü kapalı bir teneke kutu üretilecektir. Bu kutunun alt ve üst tabanlarında kullanılacak malzemenin birim kare maliyeti 3 TL/cm23 \text{ TL/cm}^2, yan yüzeyinde kullanılacak malzemenin birim kare maliyeti ise 2 TL/cm22 \text{ TL/cm}^2 dir.

Buna göre, bu kutunun toplam malzeme maliyetinin en az olması için yüksekliği kaç cm\text{cm} olmalıdır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 6

Cevap

Malzeme maliyetini en aza indiren yükseklik değeri 6 cm'dir.
Toplam maliyet fonksiyonunun türevi alınıp sıfıra eşitlendiğinde elde edilen yarıçap değeri için yüksekliğin 6 cm olduğu bulunur. Bu değer maliyeti en aza indiren yüksekliktir.

Adım Adım Çözüm

1
Silindirin hacim formülünü yazarak yükseklik (hh) ile yarıçap (rr) arasındaki ilişkiyi belirleyin.
V=πr2h=24π    h=24r2V = \pi r^2 h = 24\pi \implies h = \frac{24}{r^2}
Maliyet fonksiyonunu tek bir değişşkene (rr) bağlı olarak yazabilmek için bu ilişki gereklidir.
2
Tabanların ve yan yüzeyin alanlarını birim maliyetleriyle çarparak toplam maliyet fonksiyonunu oluşturun.
C(r)=3(2πr2)+2(2πrh)=6πr2+4πrhC(r) = 3 \cdot (2\pi r^2) + 2 \cdot (2\pi r h) = 6\pi r^2 + 4\pi r h. Buradan hh yerine 24r2\frac{24}{r^2} yazıldığında: C(r)=6πr2+96πrC(r) = 6\pi r^2 + \frac{96\pi}{r} elde edilir.
Maliyetin minimum olduğu noktayı türev yardımıyla bulmak için maliyet fonksiyonu oluşturulmalıdır.
3
Maliyet fonksiyonunun rr değişkenine göre türevini alıp sıfıra eşitleyerek kritik noktayı bulun.
C(r)=12πr96πr2=0    12πr=96πr2    r3=8    r=2C'(r) = 12\pi r - \frac{96\pi}{r^2} = 0 \implies 12\pi r = \frac{96\pi}{r^2} \implies r^3 = 8 \implies r = 2 cm
Maliyet fonksiyonunu minimum yapan yarıçap değerini bulmak için birinci türevin kökü hesaplanır.
4
Bulunan r=2r = 2 cm değerini kullanarak silindirin yüksekliğini (hh) hesaplayın.
h=24r2=2422=6h = \frac{24}{r^2} = \frac{24}{2^2} = 6 cm
Soruda bizden minimum maliyeti sağlayan yükseklik (hh) değeri istenmektedir.

Anahtar Kavram

Türev yardımıyla maksimum ve minimum (optimizasyon) problemlerinin çözülmesi, kısıt denkleminin (hacim) hedef fonksiyonda (maliyet) yerine yazılması.
Soru 2993Soru

Bir torbada 1'den 10'a kadar numaralandırılmış 10 adet top bulunmaktadır. Bu torbadan aynı anda rastgele iki top çekiliyor. Çekilen topların üzerindeki sayıların toplamının çift sayı olduğu bilindiğine göre, her iki topun üzerindeki sayının da asal sayı olma olasılığı kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 320\frac{3}{20}

Cevap

Çekilen topların üzerindeki sayıların toplamının çift olduğu bilindiğine göre, her iki topun üzerindeki sayının da asal sayı olma olasılığı 3/20'dir.
Toplamın çift olduğu bilindiğine göre, seçilebilecek tüm ikililerin sayısı 20'dir (10 adet tek-tek ikilisi, 10 adet çift-çift ikilisi). Bu durumlar arasında her iki sayının da asal olduğu ikililer sadece tek asal sayılardan oluşan {3, 5}, {3, 7} ve {5, 7} ikilileridir (toplamda 3 durum). Bu nedenle olasılık 3/20'dir.

Adım Adım Çözüm

1
Toplamı çift olan durumların (koşullu örnek uzay) sayısını hesaplama
Toplamın çift olması için çekilen iki topun ikisi de tek ya da ikisi de çift olmalıdır. Torbada 5 tek {1, 3, 5, 7, 9} ve 5 çift {2, 4, 6, 8, 10} sayı vardır. Durum sayısı: \binom{5}{2} + \binom{5}{2} = 10 + 10 = 20'dir.
Koşullu olasılıkta örnek uzay, verilen koşulu sağlayan durumlarla sınırlanır.
2
Koşullu örnek uzay içinden her iki sayının da asal olduğu durumların sayısını belirleme
1 ile 10 arasındaki asal sayılar {2, 3, 5, 7}'dir. İki sayının da asal olması ve toplamlarının çift olması için iki sayının da tek asal sayı olması gerekir (çünkü 2 çift asal sayıdır ve diğer asal sayılarla toplamı tek olur). Bu durumda {3, 5, 7} arasından 2 sayı seçilmelidir: \binom{3}{2} = 3 durum mevcuttur ({3, 5}, {3, 7}, {5, 7}).
İstenen olayın koşul kümesiyle kesişimini bulmak için.
3
Koşullu olasılığı hesaplama
İstenen olasılık = (İstenen durum sayısı) / (Koşullu durum sayısı) = 3/20.
Koşullu olasılık tanımı gereği, olasılık istenen durum sayısının daraltılmış örnek uzay boyutuna bölünmesiyle hesaplanır.

Anahtar Kavram

Koşullu Olasılık
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 2994Soru

Sürtünmesiz yatay düzlemde hareket eden 2 kg2\text{ kg} kütleli AA cismi +x+x yönünde 6 m/s6\text{ m/s} hızla, 2 kg2\text{ kg} kütleli BB cismi ise +y+y yönünde 8 m/s8\text{ m/s} hızla hareket etmektedir. Bu iki cisim orijinde çarpışarak birbirine kenetleniyor. Buna göre, çarpışma süresince cisimlerin birbirine uyguladığı itmenin büyüklüğü kaç Ns\text{N}\cdot\text{s}'dir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 10

Cevap

Çarpışma sırasında cisimlerin birbirine uyguladığı itmenin büyükl��ğü 10 N·s'dir.
Çarpışma süresince bir cismin momentumundaki değişim, o cisme uygulanan itmeye eşittir. A cisminin ilk çizgisel momentum vektörü 12i kgm/s12\vec{i}\text{ kg}\cdot\text{m/s}, çarpışma sonrası son çizgisel momentum vektörü ise ortak hız kullanılarak 6i+8j kgm/s6\vec{i} + 8\vec{j}\text{ kg}\cdot\text{m/s} olarak hesaplanır. İki vektör arasındaki fark ΔPA=6i+8j kgm/s\Delta\vec{P}_A = -6\vec{i} + 8\vec{j}\text{ kg}\cdot\text{m/s} olup bu vektörün büyüklüğü (6)2+82=10 Ns\sqrt{(-6)^2 + 8^2} = 10\text{ N}\cdot\text{s} olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Çarpışma öncesi çizgisel momentum vektörlerini hesaplama
PA=12i kgm/s\vec{P}_A = 12\vec{i}\text{ kg}\cdot\text{m/s} ve PB=16j kgm/s\vec{P}_B = 16\vec{j}\text{ kg}\cdot\text{m/s}
Cisimlerin ilk çizgisel momentum durumlarını vektörel olarak ifade etmek için.
2
Toplam momentumun korunumunu kullanarak ortak kütlenin hız vektörünü bulma
vort=3i+4j m/s\vec{v}_{ort} = 3\vec{i} + 4\vec{j}\text{ m/s}
Dış kuvvetlerin bile��kesi sıfır olduğundan toplam momentum korunur ve ortak kütlenin hızı bu ilkeyle bulunur.
3
Bir cismin (örneğin A cisminin) çizgisel momentumundaki değişimi hesaplama
ΔPA=6i+8j kgm/s\Delta\vec{P}_A = -6\vec{i} + 8\vec{j}\text{ kg}\cdot\text{m/s}
İtme, çizgisel momentumdaki değişime eşit olduğundan bir cismin momentum değişim vektörü bulunur.
4
Çizgisel momentum değişim vektörünün büyüklüğünü hesaplama
I=10 NsI = 10\text{ N}\cdot\text{s}
Momentum değişiminin büyüklüğü, çarpışma sırasında cisme uygulanan itmenin büyüklüğünü verir.

Anahtar Kavram

İtme ve Çizgisel Momentum Korunumu
Soru 2995Soru
Bir (an)(a_n) aritmetik dizisinin terimleri arasında,
a5+a15=34a_5 + a_{15} = 34
a4+a8=18a_4 + a_8 = 18
eşitlikleri sağlanmaktadır.
Buna göre, bu dizinin 12. terimi kaçtır?
Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 21

Cevap

21
Aritmetik dizinin indis özellikleri kullanılarak a10=17a_{10} = 17 ve a6=9a_6 = 9 değerleri bulunur. Buradan dizinin ortak farkı r=2r = 2 olarak elde edilir. Son adımda a12=a10+2ra_{12} = a_{10} + 2r eşitliğinden 12. terim 21 olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
a5+a15=34a_5 + a_{15} = 34 eşitliğini kullanarak dizinin 10. terimini bulunuz.
a10=17a_{10} = 17
Aritmetik dizide indisleri toplamı eşit olan terimlerin toplamı eşittir. Dolayısıyla a5+a15=2a10a_5 + a_{15} = 2a_{10} yazılabilir.
2
a4+a8=18a_4 + a_8 = 18 eşitliğini kullanarak dizinin 6. terimini bulunuz.
a6=9a_6 = 9
Benzer şekilde indisler toplamı kuralından a4+a8=2a6a_4 + a_8 = 2a_6 yazılabilir.
3
Dizinin ortak farkı rr'yi bulunuz.
r=2r = 2
a10=a6+4ra_{10} = a_6 + 4r ilişkisinden 17=9+4r    4r=8    r=217 = 9 + 4r \implies 4r = 8 \implies r = 2 elde edilir.
4
Dizinin 12. terimini bulunuz.
a12=21a_{12} = 21
a12=a10+2ra_{12} = a_{10} + 2r yazılabilir. Değerleri yerine koyduğumuzda a12=17+2(2)=21a_{12} = 17 + 2(2) = 21 bulunur.

Anahtar Kavram

Aritmetik dizide terimler arası ilişkiler, indis özellikleri ve ortak fark hesabı
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 2996Soru
Türevlenebilir bir ff fonksiyonu için
f(1)=3f(1) = 3
f(2)=5f(2) = 5
f(4)=11f(4) = 11
f(9)=7f(9) = 7
eşitlikleri veriliyor.
Buna göre,
12xf(x2)dx\int_{1}^{2} x \cdot f'(x^2) \, dx
integralinin değeri kaçtır?
Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 4

Cevap

İntegralin doğru değeri 4'tür.
Doğru seçenekte, u=x2u = x^2 dönüşümü kurallara uygun olarak yapılmış, sınırlar sırasıyla 11 ve 44 olarak güncellenmiş, diferansiyel katsayısı 12\frac{1}{2} olarak integralin önüne getirilmiş ve verilen değerler kullanılarak integralin değeri 44 olarak doğru bulunmuştur.

Adım Adım Çözüm

1
Değişken değiştirme yöntemini uygulayalım.
u=x2u = x^2 dönüşümü yapılırsa her iki tarafın diferansiyeli alınarak du=2xdx    xdx=12dudu = 2x \, dx \implies x \, dx = \frac{1}{2} \, du elde edilir.
İntegral içerisindeki xf(x2)dxx \cdot f'(x^2) \, dx ifadesini uu cinsinden yazmak için.
2
Belirli integralin sınırlarını güncelleyelim.
Alt sınır için x=1    u=12=1x = 1 \implies u = 1^2 = 1 olur. Üst sınır için x=2    u=22=4x = 2 \implies u = 2^2 = 4 olur.
Değişken değiştirildikten sonra sınırların da yeni değişkene göre güncellenmesi gerekir.
3
Elde edilen yeni integrali kurup hesaplayalım.
12xf(x2)dx=14f(u)12du=1214f(u)du\int_{1}^{2} x \cdot f'(x^2) \, dx = \int_{1}^{4} f'(u) \cdot \frac{1}{2} \, du = \frac{1}{2} \int_{1}^{4} f'(u) \, du elde edilir. Bu integralin sonucu ise 12[f(u)]14=12[f(4)f(1)]\frac{1}{2} [f(u)]_{1}^{4} = \frac{1}{2} [f(4) - f(1)] olur.
f(u)f'(u) fonksiyonunun integrali f(u)f(u) fonksiyonudur.
4
Verilen fonksiyon değerlerini yerine yazalım.
f(4)=11f(4) = 11 ve f(1)=3f(1) = 3 değerleri yerine yazıldığında, 12[113]=82=4\frac{1}{2} [11 - 3] = \frac{8}{2} = 4 bulunur.
İntegralin sayısal değerine ulaşmak için.

Anahtar Kavram

Belirli integralde değişken değiştirme yöntemi uygulanırken sınırların güncellenmesi ve diferansiyel katsayılarının doğru hesaplanması gerekir.
Soru 2997Soru

Yalıtkan doğrusal bir ray üzerinde aralarındaki uzaklık 2d2d olacak şekilde sabitlenen noktasal +q+q ve q-q yüklü iki cismin, yükleri birleştiren doğrunun tam orta noktasında oluşturdukları bileşke elektriksel alanın büyüklüğü EE'dir.

Buna göre, q-q yüklü cisim sistemden uzaklaştırıldığında, aynı noktada oluşan bileşke elektriksel alanın büyüklüğü kaç EE olur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 12\frac{1}{2}

Cevap

Bileşke elektriksel alanın büyüklüğü yarısına inerek 12\frac{1}{2} olur.
Bileşke elektriksel alanın büyüklüğü yarısına inerek 12\frac{1}{2} olur. Çünkü başlangıçta her iki yükün de orta noktada oluşturduğu elektrik alanlar aynı yönlü olup toplanır ve bileşke alan 2kqd22k\frac{q}{d^2} olur. Yüklerden biri kaldırıldığında geriye sadece kqd2k\frac{q}{d^2} büyüklüğünde tek bir alan kalır.

Adım Adım Çözüm

1
Yüklerin orta noktaya olan uzaklıklarını belirleme.
+q+q ve q-q yüklerinin her birinin orta noktaya uzaklığı dd kadardır.
Toplam uzaklık 2d2d olduğundan, orta nokta bu mesafeyi iki eşit parçaya böler.
2
Yüklerin orta noktada oluşturdukları elektrik alan vektörlerinin yönünü ve büyüklüğünü yazma.
+q+q yükünün oluşturduğu alan dışarı doğru (yani q-q yönünde) ve büyüklüğü kqd2k\frac{q}{d^2}'dir. q-q yükünün oluşturduğu alan ise kendine doğru (yani yine q-q yönünde) ve büyüklüğü kqd2k\frac{q}{d^2}'dir.
Elektrik alan yönü, test edilen noktada pozitif bir yük varmış gibi düşünülerek bulunur.
3
Başlangıçtaki bileşke elektrik alanı ifade etme.
Her iki alan aynı yönlü olduğundan toplanır ve bileşke alan E=2kqd2E = 2k\frac{q}{d^2} olur. Buradan kqd2=E2k\frac{q}{d^2} = \frac{E}{2} bulunur.
Aynı yönlü vektörlerin bileşke büyüklüğü skaler olarak toplanarak hesaplanır.
4
q-q yükü kaldırıldığında yeni bileşke alanı hesaplama.
Eksi yük kaldırıldığında geriye sadece artı yükün oluşturduğu elektrik alan kalır: E=kqd2=E2E' = k\frac{q}{d^2} = \frac{E}{2} olur.
Sistemde tek bir yük kaldığında bileşke alan yalnızca o yükün oluşturduğu alana eşit olur.

Anahtar Kavram

Noktasal yüklerin elektrik alan büyüklüğünün formülü ve elektrik alanın vektörel olarak toplanması.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 2998Soru

Özdeş ve boşluklu (hava ortamında) KK ve LL paralel levhalı sığaçları, potansiyel farkı VV olan özdeş üreteçlere bağlıdır. Bu durumda sığaçların levhaları arasındaki elektrik alan şiddeti E0E_0, sığaçlarda depolanan toplam elektriksel potansiyel enerji ise U0U_0 kadardır.

Sığaçlar üreteçlere bağlı kalmaya devam ederken;
* KK sığacının levhaları arasındaki boşluğun yarısı, levhalara paralel olacak şekilde dielektrik katsayısı κ=3\kappa = 3 olan bir madde ile dolduruluyor.
* LL sığacının levhaları arasındaki boşluğun yarısı, levhalara dik olacak şekilde aynı dielektrik madde ile dolduruluyor.

Buna göre;

I. LL sığacında depolanan elektriksel potansiyel enerji, KK sığacında depolanandan daha büyüktür.
II. KK sığacının levhaları arasındaki hava bulunan bölgedeki elektrik alan şiddeti 1,5E01,5 E_0 olur.
III. LL sığacının levhaları arasındaki dielektrik madde bulunan bölgedeki elektrik alan şiddeti E0E_0 olur.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I, II ve III

Cevap

I, II ve III
Yapılan hesaplamalar doğrultusunda; L sığacının eşdeğer sığası (2C02C_0) K sığacının sığasından (1,5C01,5C_0) büyük olduğu için üreteç bağlıyken L'de depolanan enerji daha fazladır. K sığacında dielektrik eklenmesiyle oluşan seri yapıda, hava katmanının üzerine düşen potansiyel payı artarak hava bölgesindeki elektrik alanı 1,5E01,5 E_0 yapar. L sığacında ise paralel bölmelerin uçlarındaki potansiyel farkı değişmediğinden dielektrik bölgedeki elektrik alan E0E_0 olarak kalır. Bu nedenle ifadelerin tamamı doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
K sığacının son durumdaki eşdeğer sığasını hesaplama
CK=1,5C0C_K = 1,5 C_0
K sığacında dielektrik madde levhalara paralel yerleştirildiğinde, kalınlığı d/2d/2 olan iki adet seri bağlı sığaç oluşur. Hava olan kısmın sığası Chava=ε0Ad/2=2C0C_{hava} = \frac{\varepsilon_0 A}{d/2} = 2C_0, dielektrik olan kısmın sığası Cdiel=3ε0Ad/2=6C0C_{diel} = \frac{3\varepsilon_0 A}{d/2} = 6C_0 olur. Seri bağlı eşdeğer sığa ise CK=2C06C02C0+6C0=1,5C0C_K = \frac{2C_0 \cdot 6C_0}{2C_0 + 6C_0} = 1,5 C_0 olarak bulunur.
2
L sığacının son durumdaki eşdeğer sığasını hesaplama
CL=2C0C_L = 2 C_0
L sığacında dielektrik madde levhalara dik yerleştirildiğinde, levha alanı A/2A/2 olan iki adet paralel bağlı sığaç oluşur. Hava olan kısmın sığası Chava=ε0(A/2)d=0,5C0C'_{hava} = \frac{\varepsilon_0 (A/2)}{d} = 0,5C_0, dielektrik olan kısmın sığası Cdiel=3ε0(A/2)d=1,5C0C'_{diel} = \frac{3\varepsilon_0 (A/2)}{d} = 1,5C_0 olur. Paralel bağlı eşdeğer sığa ise CL=0,5C0+1,5C0=2C0C_L = 0,5C_0 + 1,5C_0 = 2 C_0 olarak bulunur.
3
Sığaçlarda depolanan elektriksel potansiyel enerjileri karşılaştırma
UL>UKU_L > U_K (Birinci öncül doğrudur)
Sığaçlar üretece bağlı kaldığı için potansiyel farkları VV sabit kalır. Depolanan enerji U=12CV2U = \frac{1}{2} C V^2 formülü ile hesaplanır. UK=1,5U0U_K = 1,5 U_0 ve UL=2U0U_L = 2 U_0 olduğundan, L sığacında depolanan enerji K'dekinden büyüktür.
4
K sığacının hava bulunan kısmındaki elektrik alan şiddetini bulma
Ehava=1,5E0E_{hava} = 1,5 E_0 (İkinci öncül doğrudur)
K sığacının toplam yükü QK=CKV=1,5C0V=1,5Q0Q_K = C_K V = 1,5 C_0 V = 1,5 Q_0 olur. Seri kollardan aynı yük geçeceği için hava olan kısmın potansiyel farkı Vhava=QKChava=1,5Q02C0=0,75VV_{hava} = \frac{Q_K}{C_{hava}} = \frac{1,5 Q_0}{2 C_0} = 0,75 V olur. Bu bölgedeki elektrik alan şiddeti ise Ehava=Vhavad/2=0,75V0,5d=1,5Vd=1,5E0E_{hava} = \frac{V_{hava}}{d/2} = \frac{0,75 V}{0,5 d} = 1,5 \frac{V}{d} = 1,5 E_0 olarak bulunur.
5
L sığacının dielektrik bulunan kısmındaki elektrik alan şiddetini bulma
Ediel=E0E_{diel} = E_0 (Üçüncü öncül doğrudur)
L sığacında paralel bölmelerin her birinin uçları arasındaki potansiyel farkı doğrudan üretecin gerilimi olan VV'ye eşittir. Levhalar arası uzaklık dd değişmediği için dielektrik bölgedeki elektrik alan şiddeti Ediel=Vd=E0E_{diel} = \frac{V}{d} = E_0 olarak sabit kalır.

Anahtar Kavram

Sığaçlarda dielektrik malzemenin yerleşim biçimine göre eşdeğer sığa, yük paylaşımı, potansiyel dağılımı ve elektrik alan değişimlerinin analizi
Soru 2999Soru

Hava sürtünmelerinin önemsenmediği bir ortamda, yerde durmakta olan oyuncak bir roket, motorunun fırlatma anında çalışmasıyla birlikte düşey doğrultuda yukarı doğru 5 m/s25\text{ m/s}^2 sabit ivmeyle hızlanmaya başlamaktadır. Roketin motoru fırlatıldıktan 4 s4\text{ s} sonra arızalanıp tamamen durmaktadır.

Buna göre, roketin yerden yükselebileceği maksimum yükseklik kaç m\text{m}'dir?

(g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 al��nız.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 60

Cevap

Oyuncak roketin yerden yükselebileceği maksimum yükseklik 60 metredir.
Roket ilk aşamada motor yardımıyla hızlanıp 40 m yükselir ve 20 m/s hıza ulaşır. Motor kapandıktan sonra yer çekimi ivmesiyle yavaşlayarak durana kadar geçen 2 saniyede 20 m daha yükselir. Böylece roketin çıkabileceği toplam maksimum yükseklik 60 m olur.

Adım Adım Çözüm

1
Motorun çalıştığı ilk 4 saniye boyunca roketin kazandığı hızı ve yükselme miktarını hesaplama.
İlk hız v0=0v_0 = 0 ve ivme a=5 m/s2a = 5\text{ m/s}^2 olduğundan, 4 s4\text{ s} sonundaki hız v=at=54=20 m/sv = a \cdot t = 5 \cdot 4 = 20\text{ m/s} olur. Bu süredeki yer değiştirme h1=12at2=12542=40 mh_1 = \frac{1}{2} a t^2 = \frac{1}{2} \cdot 5 \cdot 4^2 = 40\text{ m} olarak bulunur.
Hızlanma aşamasındaki hareket parametrelerini belirlemek için.
2
Motor arızalandıktan sonra roketin yavaşlama ve durma sürecindeki hareketini analiz etme.
Motor durduktan sonra rokete yalnızca yer çekimi kuvveti etki eder. Roket, v=20 m/sv = 20\text{ m/s} düşey yukarı yönlü ilk hızla ve g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 yer çekimi ivmesiyle yavaşlayan hareket yapar. Durma süresi tuc¸us¸=vg=2010=2 st_{\text{uçuş}} = \frac{v}{g} = \frac{20}{10} = 2\text{ s} olur. Bu süredeki yükselme miktarı h2=v22g=202210=20 mh_2 = \frac{v^2}{2g} = \frac{20^2}{2 \cdot 10} = 20\text{ m} olur.
Motor durduktan sonra roketin eylemsizliği nedeniyle ne kadar daha yükseleceğini bulmak için.
3
Toplam maksimum yüksekliği bulma.
Maksimum yükseklik Hmaks=h1+h2=40+20=60 mH_{\text{maks}} = h_1 + h_2 = 40 + 20 = 60\text{ m} olur.
Roketin çıkabileceği en tepe noktanın yerden olan uzaklığını hesaplamak için.

Anahtar Kavram

Bir boyutta sabit ivmeli hareket yapan cisimlerin hız, ivme ve yer değiştirme ilişkileri ile yer çekimi altındaki düşey atış hareketinin birleştirilmesi.
Soru 3000Soru

İki boyutlu kartezyen koordinat sisteminde, +q+q yüklü noktasal bir cisim (0,d)(0, d) koordinatına, q-q yüklü noktasal başka bir cisim ise (0,d)(0, -d) koordinatına sabitlenmiştir.

Buna göre; bu yüklerin K(d3,0)K(d\sqrt{3}, 0) noktasında oluşturduğu bileşke elektriksel alanın büyüklüğü EKE_K, L(0,2d)L(0, 2d) noktasında oluşturduğu bileşke elektriksel alanın büyüklüğü ELE_L olduğuna göre, EKEL\frac{E_K}{E_L} oranı kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 932\frac{9}{32}

Cevap

9/32
K noktasında yüklerin oluşturduğu elektriksel alan vektörleri eşit büyüklükte olup aralarındaki açı nedeniyle bileşke alan aşağı yönlü ve kq/(4d^2) büyüklüğündedir. L noktasında ise y-ekseni üzerindeki zıt yönlü alanların farkı alınarak bileşke alan 8kq/(9d^2) bulunur. Bu değerlerin oranı 9/32 olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
K noktasındaki bileşke elektriksel alanı bulmak için yüklerin bu noktaya olan uzaklıklarını hesaplayalım.
r=(d3)2+d2=2dr = \sqrt{(d\sqrt{3})^2 + d^2} = 2d
Pisagor teoremi kullanılarak yüklerin K noktasına olan kuş uçuşu uzaklığı bulunur.
2
Yüklerin K noktasında oluşturduğu elektriksel alanların büyüklüğünü ve yönünü belirleyip vektörel olarak toplayalım.
EK=2×(kq(2d)2)×sin(30)=kq4d2E_K = 2 \times \left(k \frac{q}{(2d)^2}\right) \times \sin(30^\circ) = \frac{kq}{4d^2}
Süreç simetrik olduğundan x-bileşenleri birbirini götürür, y-bileşenleri aynı yönlü (aşağı doğru) olup toplanır.
3
L noktasındaki bileşke elektriksel alanı bulalım.
EL=kqd2kq(3d)2=8kq9d2E_L = k \frac{q}{d^2} - k \frac{q}{(3d)^2} = \frac{8kq}{9d^2}
L noktası y-ekseni üzerinde olduğundan alanlar zıt yönlüdür; +q+q yükün��n alanı yukarı, q-q yükünün alanı ise aşağı doğrudur. Dolayısıyla büyüklükler çıkarılır.
4
E_K ve E_L alan büyüklüklerini birbirine oranlayalım.
EKEL=kq4d28kq9d2=932\frac{E_K}{E_L} = \frac{\frac{kq}{4d^2}}{\frac{8kq}{9d^2}} = \frac{9}{32}
Elde edilen elektriksel alan ifadeleri taraf tarafa bölünür.

Anahtar Kavram

Noktasal Yüklerin Oluşturduğu Elektriksel Alan ve Vektörel Bileşke
ÖncekiSayfa 150 / 437Sonraki
Tüm alıştırma soruları — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin