Tüm alıştırma soruları

8734 soru

Soru 5441Soru

Hava ortamında (nhava=1n_{\text{hava}} = 1) dalga boyu λ\lambda olan tek renkli paralel ışık demeti kullanılarak gerçekleştirilen tek yarıkta kırınım deneyinde, ekran üzerinde oluşan merkezi aydınlık saçacın genişliği X1X_1 olarak ölçülmektedir.

Deneysel düzenekte yarık düzlemi ile ekran arasındaki ortam, kır��cılık indisi n=1.6n = 1.6 olan saydam bir sıvı ile tamamen doldurulup kullanılan ışığın dalga boyu 1.2λ1.2\lambda olacak şekilde değiştirildiğinde, yeni merkezi aydınlık saçacın genişliği X2X_2 olmaktadır.

Buna göre, merkezi aydınlık saçak genişliklerinin oranı olan X2X1\frac{X_2}{X_1} değeri kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 0.75

Cevap

Merkezi aydınlık saçak genişliklerinin oranı 0.75 (veya 3/4) olarak bulunur.
Işığın dalga boyu 1.2 katına çıkarken ortamın kırıcılık indisi 1'den 1.6'ya çıkmıştır. Saçak genişliği formülü gereği dalga boyu ile doğru, kırıcılık indisi ile ters orantılı olan merkezi saçak genişliği 1.2 / 1.6 = 0.75 katına iner.

Adım Adım Çözüm

1
Merkezi aydınlık saçak genişliği formülünü yazma.
X=2Δx=2λLwnX = 2\Delta x = \frac{2\lambda L}{w \cdot n}
Tek yarıkta kırınım deneyinde merkezi saçak genişliğinin parametrelere bağlılığını belirlemek.
2
Hava ortamındaki ilk durum için saçak genişliği ifadesini oluşturma.
X1=2λLwX_1 = \frac{2\lambda L}{w}
Başlangıç koşullarındaki saçak genişliğini tanımlamak.
3
Sıvı ortamındaki ikinci durum için saçak genişliği ifadesini oluşturma.
X2=2(1.2λ)Lw1.6=0.752λLwX_2 = \frac{2(1.2\lambda) L}{w \cdot 1.6} = 0.75 \cdot \frac{2\lambda L}{w}
Değişen fiziksel parametrelere göre yeni saçak genişliğini bulmak.
4
İki saçak genişliğini birbirine oranlama.
X2X1=0.75\frac{X_2}{X_1} = 0.75
İstenen oranı elde etmek.

Anahtar Kavram

Tek yarıkta kırınım olayında merkezi aydınlık saçak genişliğinin ışığın dalga boyu ve ortamın kırıcılık indisi ile ilişkisi.
Soru 5442Soru

Kararsız bir 92234U_{92}^{234}\text{U} (Uranyum) çekirdeği sırasıyla 22 adet α\alpha (alfa) ve 22 adet β\beta^- (beta-eksi) bozunması geçirerek daha kararlı bir YY çekirdeğine dönüşmektedir.

Buna göre, oluşan YY çekirdeğinin kütle numarası ve proton sayısı aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Kütle numarası 226226, proton sayısı 9090

Cevap

Kütle numarası 226226, proton sayısı 9090 olan seçenek doğrudur.
Bozunma süreçlerinde toplam kütle numarası ve elektrik yükü (proton sayısı) korunur. 92234U_{92}^{234}\text{U} çekirdeği 22 α\alpha bozunması geçirdiğinde kütle numarası 88 azalarak 226226, proton sayısı 44 azalarak 8888 olur. Sonrasında gerçekleşen 22 β\beta^- bozunmasında ise kütle numarası değişmeyerek 226226 kalır, proton sayısı ise 22 artarak 9090 olur. Bu nedenle oluşan yeni çekirdeğin kütle numarası 226226, proton sayısı 9090'dır.

Adım Adım Çözüm

1
Alfa bozunmalarının çekirdeğin kütle numarası ve proton sayısı üzerindeki etkisini hesaplayın.
Her bir α\alpha bozunmasında çekirdeğin kütle numarası 44, proton sayısı ise 22 azalır. 22 adet α\alpha bozunması gerçekleştiği için kütle numarası toplamda 2×4=82 \times 4 = 8 azalır ve 2348=226234 - 8 = 226 olur. Proton sayısı ise toplamda 2×2=42 \times 2 = 4 azalır ve 924=8892 - 4 = 88 olur.
Alfa bozunması, çekirdekten helyum-4 çekirdeğinin (24He^{4}_{2}\text{He}) fırlatılması süreci olduğundan bu değişimler meydana gelir.
2
Beta-eksi bozunmalarının çekirdek üzerindeki etkisini hesaplayın.
Her bir β\beta^- bozunmasında çekirdekteki bir nötron protona dönüşür (np+e+νˉen \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e). Bu süreçte çekirdeğin kütle numarası değişmez (226226 olarak kalır), proton sayısı ise her bir bozunma için 11 artar. 22 adet β\beta^- bozunması sonucunda proton sayısı 88+2=9088 + 2 = 90 olur.
Beta-eksi bozunmasında salınan elektron ve karşıt nötrino çekirdeğin kütle numarasını etkilemezken, proton sayısını 1 birim artırır.
3
Oluşan YY çekirdeğinin son durumunu belirleyin.
YY çekirdeğinin kütle numarası 226226, proton sayısı ise 9090 olarak elde edilir.
Uygulanan ardışık bozunmaların kümülatif etkisi sonucu ulaşılan nihai çekirdek yapısı budur.

Anahtar Kavram

Radyoaktif bozunmalarda kütle numarası ve proton sayısı korunum kuralları
Soru 5443Soru

Sürtünmesiz yatay düzlemde, yay sabiti kk olan homojen ve esnek bir yayın ucuna mm kütleli cisim bağlanarak oluşturulan yay sarkacı, TT periyoduyla basit harmonik hareket yapmaktadır.

Bu yay tam ortasından kesilerek iki eşit parçaya ayrılıyor. Elde edilen yay parçaları birbirine paralel bağlanıp ucuna 2m2m kütleli bir cisim asılıyor. Düşey doğrultuda hazırlanan bu yeni sarkaç sistemi, yer çekimi ivmesinin Dünya'dakinin yarısı olduğu bir gezegene götürülerek salınım yapması sağlanıyor.

Buna göre, yeni sarkacın periyodu kaç TT olur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 22\frac{\sqrt{2}}{2}

Cevap

22\frac{\sqrt{2}}{2}
Doğru cevap 22\frac{\sqrt{2}}{2} ifadesidir. Bir yay tam ortasından kesildiğinde boyu yarıya iner ve yay sabiti iki katına çıkarak 2k2k olur. Bu iki yay paralel bağlandığında eşdeğer yay sabiti kes\c=2k+2k=4kk_{eş} = 2k + 2k = 4k bulunur. Yay sarkacının periyodu yer çekimi ivmesine bağlı değildir, dolayısıyla yer çekimi ivmesinin yarıya inmesi periyodu etkilemez. Yeni periyot Tyeni=2π2m4k=2πm2k=12T=22TT_{yeni} = 2\pi\sqrt{\frac{2m}{4k}} = 2\pi\sqrt{\frac{m}{2k}} = \frac{1}{\sqrt{2}}T = \frac{\sqrt{2}}{2}T olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Yayın kesilmesinin yay sabitine etkisini hesaplamak.
Boyu yarıya indirilen yayların her birinin yay sabiti 2k2k olur.
Bir yayın yay sabiti, boyu ile ters orantılıdır (kL=sabitk \cdot L = \text{sabit}).
2
Paralel bağlı yayların eşdeğer yay sabitini bulmak.
kes\c=2k+2k=4kk_{eş} = 2k + 2k = 4k olur.
Paralel bağlı yaylarda eşdeğer yay sabiti, yayların sabitlerinin skaler toplamına eşittir.
3
Yeni durumdaki periyodu formülde yerine yazarak hesaplamak.
Tyeni=2π2m4k=2πm2k=12T=22TT_{yeni} = 2\pi\sqrt{\frac{2m}{4k}} = 2\pi\sqrt{\frac{m}{2k}} = \frac{1}{\sqrt{2}}T = \frac{\sqrt{2}}{2}T olur.
Yay sarkacının periyodu T=2πmkT = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}} formülüyle bulunur. Periyot yer çekimi ivmesine (gg) bağlı olmadığından, farklı bir gezegene götürülmesi periyodu etkilemez.

Anahtar Kavram

Yay sarkacının periyodu sadece sarkacın kütlesine ve eşdeğer yay sabitine bağlı olup, yer çekimi ivmesinden ve sarkacın konumundan bağıms��zdır.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 5444Soru

Karanlık bir ortamda gerçekleştirilen tek yarıkta kırınım deneyinde;
- Dalga boyu λkırmızı=2λ\lambda_{\text{kırmızı}} = 2\lambda olan kırmızı renkli ışık kullanıldığında ekranda oluşan merkezi aydınlık saçacın genişliği X1X_1,
- Dalga boyu λyes¸il=λ\lambda_{\text{yeşil}} = \lambda olan yeşil renkli ışık kullanıldığında ekranda oluşan ardışık iki karanlık saçak arasındaki mesafe X2X_2
olarak ölçülüyor.

Her iki durumda da deney d��zeneğindeki yarık genişliği, ekranın yarığa olan uzaklığı ve yarık ile ekran arasındaki ortam aynı olduğuna göre, X1X2\frac{X_1}{X_2} oranı kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 44

Cevap

Kırmızı ışık için ölçülen merkezi aydınlık saçak genişliğinin yeşil ışık için ölçülen ardışık iki karanlık saçak arasındaki mesafeye oranı 4 olmalıdır.
Doğru cevap seçeneğinde verilen 4 değeri doğrudur. Tek yarıkta kırınımda saçak genişliği Δx=λLwn\Delta x = \frac{\lambda L}{w \cdot n} bağıntısıyla hesaplanır. Kırmızı ışık için merkezi aydınlık saçak genişliği normal saçak genişliğinin iki katı olduğundan, X1=2Δxkırmızı=22λLwn=4λLwnX_1 = 2 \Delta x_{\text{kırmızı}} = 2 \cdot \frac{2\lambda L}{w \cdot n} = \frac{4\lambda L}{w \cdot n} olur. Yeşil ışık için ardışık iki karanlık saçak arasındaki mesafe bir saçak genişliğine eşit olduğundan, X2=Δxyes¸il=λLwnX_2 = \Delta x_{\text{yeşil}} = \frac{\lambda L}{w \cdot n} olur. Bu iki değerin oranı X1X2=4\frac{X_1}{X_2} = 4 olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Tek yarıkta kırınım deneyinde saçak genişliği formülünü yazmak.
Saçak genişliği formülü Δx=λLwn\Delta x = \frac{\lambda L}{w \cdot n} şeklindedir.
Farklı renkteki ışıkların oluşturacağı saçak genişliklerini belirlemek için temel fiziksel bağıntıyı kurmamız gerekir.
2
Kırmızı ışık için ölçülen merkezi aydınlık saçak genişliğini (X1X_1) saçak genişliği cinsinden ifade etmek.
Merkezi aydınlık saçak genişliği, normal saçak genişliğinin iki katıdır (2Δx2\Delta x). Dalga boyu λkırmızı=2λ\lambda_{\text{kırmızı}} = 2\lambda olduğuna göre: X1=2Δxkırmızı=2(2λLwn)=4λLwnX_1 = 2 \cdot \Delta x_{\text{kırmızı}} = 2 \cdot \left(\frac{2\lambda L}{w \cdot n}\right) = \frac{4\lambda L}{w \cdot n} elde edilir.
Tek yarıkta kırınımda merkezi aydınlık saçak genişliğinin diğer saçakların iki katı olduğunu göstermek ve kırmızı ışığın dalga boyu değerini yerine koymak.
3
Yeşil ışık için ardışık iki karanlık saçak arasındaki mesafeyi (X2X_2) ifade etmek.
Ardışık iki karanlık saçak arasındaki mesafe bir saçak genişliğine (Δx\Delta x) eşittir. Dalga boyu λyes¸il=λ\lambda_{\text{yeşil}} = \lambda olduğuna göre: X2=Δxyes¸il=λLwnX_2 = \Delta x_{\text{yeşil}} = \frac{\lambda L}{w \cdot n} elde edilir.
Yeşil ışık için saçak genişliğini dalga boyu cinsinden ifade ederek karşılaştırma yapılacak ikinci büyüklüğü bulmak.
4
X1X_1 ve X2X_2 değerlerini birbirine oranlamak.
X1X2=4λLwnλLwn=4\frac{X_1}{X_2} = \frac{\frac{4\lambda L}{w \cdot n}}{\frac{\lambda L}{w \cdot n}} = 4 bulunur.
Soruda istenen X1X2\frac{X_1}{X_2} oranını bulmak.

Anahtar Kavram

Tek yarıkta kırınım olayında saçak genişliği ve merkezi aydınlık saçak genişliği ilişkisi.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 5445Soru

Radyoaktif bir elementin birim zamandaki bozunma sayısı (aktivitesi) numunedeki kararsız çekirdek sayısı azaldıkça zamanla azalırken; bu çekirdeğin yarı ömrü ve bozunma sabiti değerleri kalan çekirdek miktarına ya da zamana bağlı olarak değişmez.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

İfade doğrudur. Radyoaktif bir numunenin aktivitesi zamanla azalırken, yarı ömrü ve bozunma sabiti çekirdeğin türüne bağlı sabit büyüklüklerdir ve zamanla ya da kalan çekirdek sayısıyla değişmez.
Radyoaktif bozunmada birim zamandaki bozunma hızı olan aktivite kararsız çekirdek sayısı ile doğru orantılı olduğundan zamanla azalır; fakat yarı ömür ve bozunma sabiti yalnızca çekirdeğin türüne bağlı sabit değerler olup zamanla veya çekirdek sayısıyla değişmez.

Adım Adım Çözüm

1
Aktivite kavramının kararsız çekirdek sayısı ile olan ilişkisini belirlemek.
Radyoaktif bir numunenin aktivitesi (AA), birim zamandaki bozunma hızıdır ve A=λNA = \lambda \cdot N formülüyle bulunur. Çekirdek sayısı (NN) zamanla azaldığı için aktivite de zamanla azalır.
Aktivitenin zaman içindeki davranışını tespit etmek için.
2
Yarı ömür ve bozunma sabiti niceliklerinin bağımlılıklarını analiz etmek.
Bozunma sabiti (λ\lambda) ve yarı ömür (T1/2T_{1/2}), dış etkenlerden, zamandan ve numunedeki madde miktarından bağımsız, yalnızca çekirdeğin türüne bağlı karakteristik sabitlerdir.
Bu iki niceliğin kararsız çekirdek sayısı azaldıkça değişip değişmediğini doğrulamak için.
3
Elde edilen sonuçları önermedeki ifadelerle karşılaştırarak doğruluk değerine karar vermek.
Önermede belirtildiği gibi bozunma hızı (aktivite) zamanla azalırken, yarı ömür ve bozunma sabiti sabit kalır. Bu nedenle önerme doğrudur.
Önermenin fiziksel tutarlılığını nihai olarak onaylamak için.

Anahtar Kavram

Radyoaktif aktivitenin zamana bağlılığı ve yarı ömrün değişmezliği
Soru 5446Soru

Belirli miktar ve koşullardaki ideal HeHe gazı örneklerinin hacimleri aşağıda tanımlanmıştır:

* I. 1 mol1\text{ mol} ideal HeHe gazının 273 C273\ ^\circ\text{C} sıcaklık ve 2 atm2\text{ atm} basınç altındaki hacmi (V1V_1)
* II. 2 mol2\text{ mol} ideal HeHe gazının 0 C0\ ^\circ\text{C} sıcaklık ve 1 atm1\text{ atm} basınç altındaki hacmi (V2V_2)
* III. 1,5 mol1,5\text{ mol} ideal HeHe gazının 0 C0\ ^\circ\text{C} sıcaklık ve 3 atm3\text{ atm} basınç altındaki hacmi (V3V_3)

Buna göre, bu gaz örneklerinin hacimlerini (V1,V2,V3V_1, V_2, V_3) küçükten büyüğe doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Hacimlerin küçükten büyüğe doğru sıralaması III, I, II şeklindedir (V3<V1<V2V_3 < V_1 < V_2).
İdeal gaz yasasına göre gazın hacmi, mol sayısı ve mutlak sıcaklığı ile doğru orantılı, basıncı ile ters orantılıdır (VnTPV \propto \frac{n \cdot T}{P}). Verilen değerler yerine konulduğunda hacimler arasındaki ilişki V3<V1<V2V_3 < V_1 < V_2 şeklinde bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Celsius cinsinden verilen sıcaklık değerlerini Kelvin mutlak sıcaklık birimine dönüştürün.
T1=273+273=546 KT_1 = 273 + 273 = 546\text{ K}, T2=0+273=273 KT_2 = 0 + 273 = 273\text{ K} ve T3=0+273=273 KT_3 = 0 + 273 = 273\text{ K} olarak bulunur.
Gaz yasalarında sıcaklık değişkeni her zaman mutlak sıcaklık (Kelvin) cinsinden olmalıdır.
2
Boyle, Charles ve Avogadro yasalarını birleştiren ideal gaz ilişkisinden faydalanarak her bir durum için hacim orantısını (VnTPV \propto \frac{n \cdot T}{P}) kurun.
I. durum için: 15462=273\frac{1 \cdot 546}{2} = 273 birim; II. durum için: 22731=546\frac{2 \cdot 273}{1} = 546 birim; III. durum için: 1,52733=136,5\frac{1,5 \cdot 273}{3} = 136,5 birim olarak hesaplanır.
Hacmin mol sayısı ve sıcaklıkla doğru, basınçla ters orantılı olduğunu belirlemek için bu oranlar karşılaştırılır.
3
Hesaplanan bağıntı değerlerini küçükten büyüğe doğru sıralayarak hacim sıralamasını elde edin.
136,5<273<546136,5 < 273 < 546 olduğundan sıralama V3<V1<V2V_3 < V_1 < V_2 şeklinde olur.
En küçük hacim değeri III. duruma, en büyük ise II. duruma aittir.

Anahtar Kavram

Bir gaz örneğinin hacminin basınç, sıcaklık ve mol sayısı değişkenleriyle olan ilişkisi (Gaz Yasaları).
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 5447Soru

Özdeş dört yay ve mm kütleli iki cisim kullanılarak sürtünmesiz ortamlarda Şekil I ve Şekil II'deki yay sarkaçları oluşturulmuştur.

Şekil I'de yaylar yatay bir tavana paralel olarak bağlanmış ve ucuna mm kütleli bir cisim asılmıştır. Şekil II'de ise yaylar yatayla 3030^\circ açı yapan sürtünmesiz bir eğik düzlem üzerinde birbirine seri bağlanmış ve ucuna mm kütleli diğer cisim yerleştirilmiştir.

Her iki düzenekteki cisimlere denge konumlarından bir miktar çekilip bırakılarak küçük genlikli basit harmonik hareket yaptırılıyor. Şekil I'deki sarkacın periyodu T1T_1, Şekil II'deki sarkacın periyodu T2T_2 olmaktadır.

Buna göre, sarkaçların periyotlarının oranı T1T2\frac{T_1}{T_2} kaçtır?
(sin30=0,5\sin 30^\circ = 0,5; yerçekimi ivmesi gg sabittir.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 12\frac{1}{2}

Cevap

Periyotların oranı 1/2'dir.
Doğru cevap olan 1/2 seçeneği, yay sarkaçlarının periyodunun eğik düzlem açısı veya yerçekiminden etkilenmediği gerçeği kullanılarak; Şekil I'deki paralel bağlı yayların eşdeğer sabiti 2k ve Şekil II'deki seri bağlı yayların eşdeğer sabiti k/2 alınarak yapılan periyot oranlamasıyla bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Şekil I'deki paralel bağlı yayların eşdeğer yay sabitini hesaplama.
kes¸1=k+k=2kk_{\text{eş1}} = k + k = 2k
Paralel bağlı yaylarda eşdeğer yay sabiti, yayların yay sabitlerinin doğrudan toplanmasıyla bulunur.
2
Şekil II'deki seri bağlı yayların eşdeğer yay sabitini hesaplama.
kes¸2=kkk+k=k2k_{\text{eş2}} = \frac{k \cdot k}{k + k} = \frac{k}{2}
Seri bağlı iki özdeş yayın eşdeğer yay sabiti, bir yayın yay sabitinin yarısına eşittir.
3
Sarkaçların periyot formüllerini yazma.
T1=2πm2kT_1 = 2\pi \sqrt{\frac{m}{2k}} ve T2=2πmk/2=2π2mkT_2 = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k/2}} = 2\pi \sqrt{\frac{2m}{k}}
Yay sarkacının periyodu T=2πmkes¸T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k_{\text{eş}}}} formülü ile hesaplanır. Periyot yerçekimi ivmesine ya da eğik düzlemin eğim açısına bağlı değildir.
4
Periyotları oranlama.
T1T2=2πm2k2π2mk=1/22=14=12\frac{T_1}{T_2} = \frac{2\pi \sqrt{\frac{m}{2k}}}{2\pi \sqrt{\frac{2m}{k}}} = \sqrt{\frac{1/2}{2}} = \sqrt{\frac{1}{4}} = \frac{1}{2}
Elde edilen periyot ifadeleri birbirine bölünerek oran bulunur.

Anahtar Kavram

Yay sarkacının periyodu sadece sarkacın kütlesine ve sistemin eşdeğer yay sabitine bağlı olup; yerçekimi ivmesinden, eğik düzlem eğiminden ve hareketin genliğinden bağımsızdır.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 5448Soru

Tek yarıkta gerçekleştirilen kırınım deneyinde; yarık düzlemi ile ekran arasındaki ortamın kırıcılık indisi (nn), kullanılan tek renkli ışığın dalga boyu (λ\lambda), yarık genişliği (ww) ve ekran ile yarık düzlemi arasındaki uzaklık (LL) parametreleri değiştirilerek üç farklı düzenek kuruluyor:

* Birinci Düzenek: Kırıcılık indisi nn olan ortamda, dalga boyu λ\lambda olan ışıkla, yarık genişliği ww ve ekran uzaklığı LL iken,
* İkinci Düzenek: Kırıcılık indisi 2n2n olan ortamda, dalga boyu 3λ3\lambda olan ışıkla, yarık genişliği 2w2w ve ekran uzaklığı LL iken,
* Üçüncü Düzenek: Kırıcılık indisi nn olan ortamda, dalga boyu 2λ2\lambda olan ışıkla, yarık genişliği ww ve ekran uzaklığı 2L2L iken deneyler yapılıyor.

Buna göre, bu düzeneklerde ekranlar üzerinde oluşan merkezi aydınlık saçak genişliklerini (W1W_1, W2W_2 ve W3W_3) küçükten büyüğe doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Merkezi aydınlık saçak genişliklerinin büyüklük sıralaması küçükten büyüğe doğru ikinci düzenek, birinci düzenek ve üçüncü düzenek şeklindedir (W2<W1<W3W_2 < W_1 < W_3).
Merkezi aydınlık saçak genişliği W=2Δx=2λLwnW = 2\Delta x = 2\frac{\lambda L}{w n} formülüyle hesaplanır. Bu bağıntıya göre her bir düzeneğin merkezi aydınlık saçak genişliği oranlandığında sırasıyla W1=2λLwnW_1 = 2\frac{\lambda L}{w n}, W2=1.5λLwnW_2 = 1.5\frac{\lambda L}{w n} ve W3=8λLwnW_3 = 8\frac{\lambda L}{w n} büyüklükleri elde edilir. Bu değerler karşılaştırıldığında en küçük saçak genişliği ikinci düzenekte, en büyük ise üçüncü düzenekte oluşur. Dolayısıyla doğru sıralama ikinci düzenek, birinci düzenek ve üçüncü düzenek şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Tek yarıkta kırınım deneyinde merkezi aydınlık saçak genişliği formülünü (W=2Δx=2λLwnW = 2\Delta x = 2\frac{\lambda L}{w n}) belirleyiniz.
Merkezi aydınlık saçak genişliği formülü W=2λLwnW = 2\frac{\lambda L}{w n} olarak yazılır. Burada λ\lambda ışığın dalga boyu, LL ekran uzaklığı, ww yarık genişliği ve nn ortamın kırıcılık indisidir.
Her bir düzenek için saçak genişliğini hesaplarken bu temel bağıntı kullanılacaktır.
2
Birinci düzenek için verilen parametreleri formülde yerine koyarak saçak genişliğini (W1W_1) hesaplayınız.
W1=2λLwnW_1 = 2\frac{\lambda L}{w n} bulunur. Bu değere karşılaştırma kolaylığı için 2W02W_0 diyelim (burada W0=λLwnW_0 = \frac{\lambda L}{w n}).
Diğer düzeneklerle karşılaştırma yapabilmek için birinci düzeneğin saçak genişliğini referans olarak belirlemek gereklidir.
3
İkinci düzenek için verilen parametreleri formülde yerine koyarak saçak genişliğini (W2W_2) hesaplayınız.
W2=23λL2w2n=1.5λLwn=1.5W0W_2 = 2\frac{3\lambda \cdot L}{2w \cdot 2n} = 1.5\frac{\lambda L}{w n} = 1.5 W_0 bulunur.
İkinci düzenekteki ortamın kırıcılık indisi 2n2n ve yarık genişliği 2w2w olduğundan saçak genişliği küçülürken, dalga boyunun 3λ3\lambda olması genişliği artırmıştır.
4
Üçüncü düzenek için verilen parametreleri formülde yerine koyarak saçak genişliğini (W3W_3) hesaplayınız.
W3=22λ2Lwn=8λLwn=8W0W_3 = 2\frac{2\lambda \cdot 2L}{w \cdot n} = 8\frac{\lambda L}{w n} = 8 W_0 bulunur.
Üçüncü düzenekte dalga boyunun 2λ2\lambda ve ekran uzaklığının 2L2L olması saçak genişliğini önemli ölçüde artırmıştır.
5
Elde edilen W1W_1, W2W_2 ve W3W_3 değerlerini küçükten büyüğe doğru sıralayınız.
1.5W0<2W0<8W01.5 W_0 < 2 W_0 < 8 W_0 olduğundan sıralama W2<W1<W3W_2 < W_1 < W_3 şeklinde olur.
Matematiksel olarak elde edilen katsayıların karşılaştırılması doğru sıralamayı verir.

Anahtar Kavram

Tek yarıkta kırınım deneyinde saçak genişliği; kullanılan ışığın dalga boyu ve ekran uzaklığı ile doğru orantılı, yarık genişliği ve ortamın kırıcılık indisi ile ters orantılıdır. Merkezi aydınlık saçak genişliği ise normal bir saçak genişliğinin iki katına (2Δx2\Delta x) eşittir.
Soru 5449Soru

Sabit hacimli kapalı bir kapta 27 C27\ ^\circ\text{C} sıcaklıkta bir miktar ideal XX gazı bulunmaktadır. Bu gazın sıcaklığı 927 C927\ ^\circ\text{C}'ye çıkarılıyor.

Buna göre, bu işlemle ilgili;

I. Gazın basıncı 44 katına çıkar.
II. Gaz taneciklerinin ortalama difüzyon hızı 22 katına çıkar.
III. Birim hacimdeki tanecik sayısı değişmez.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I, II ve III

Cevap

I, II ve III öncüllerinin tamamı doğrudur.
Doğru cevap olan seçenekte belirtildiği üzere, mutlak sıcaklık 300 K'den 1200 K'ye çıkarak 4 katına ulaşmıştır. Sabit hacimli kapta basınç mutlak sıcaklıkla doğru orantılı olduğundan basınç 4 katına çıkar. Ortalama difüzyon hızı mutlak sıcaklığın kareköküyle orantılı olduğundan 2 katına çıkar. Sabit hacimli kapalı kapta madde miktarı değişmediği için birim hacimdeki tanecik sayısı sabittir. Dolayısıyla her üç öncül de doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Sıcaklık değerlerini Celsius (°C) biriminden Kelvin (K) birimine dönüştürün.
T1=27+273=300 KT_1 = 27 + 273 = 300\text{ K} ve T2=927+273=1200 KT_2 = 927 + 273 = 1200\text{ K} olarak bulunur.
Gaz yasalarında sıcaklık birimi olarak daima mutlak sıcaklık (Kelvin) kullanılmalıdır.
2
Gay-Lussac Yasası'nı kullanarak sıcaklık değişiminin basınca etkisini (I. öncül) hesaplayın.
T2/T1=1200/300=4T_2 / T_1 = 1200 / 300 = 4 olduğundan, sabit hacimde basınç da 4 katına çıkar (P2=4P1P_2 = 4P_1). Bu nedenle I. öncül doğrudur.
Sabit hacimli kaplarda belirli bir miktar gazın basıncı, mutlak sıcaklığı ile doğru orantılıdır (PTP \propto T).
3
Kinetik Teori ilkelerini kullanarak mutlak sıcaklık değişiminin ortalama difüzyon hızına etkisini (II. öncül) belirleyin.
v2/v1=T2/T1=1200/300=4=2v_2 / v_1 = \sqrt{T_2 / T_1} = \sqrt{1200 / 300} = \sqrt{4} = 2 olur. Yani difüzyon hızı 2 katına çıkar. Bu nedenle II. öncül doğrudur.
Gaz taneciklerinin ortalama difüzyon hızı, mutlak sıcaklığın karekökü ile doğru orantılıdır (vTv \propto \sqrt{T}).
4
Birim hacimdeki tanecik sayısını (III. öncül) analiz edin.
Kap sabit hacimli (VV sabit) olduğundan ve kaba gaz eklenip çıkarılmadığından tanecik sayısı (NN) sabittir. Dolayısıyla N/VN/V oranı değişmez. III. öncül doğrudur.
Birim hacimdeki tanecik sayısı, toplam tanecik sayısının kabın hacmine oranı ile belirlenir (N/VN/V).

Anahtar Kavram

Gay-Lussac Yasası (Basınç-Sıcaklık ilişkisi) ve Kinetik Teori'de difüzyon hızının sıcaklığa bağlılığı.
Soru 5450Soru

Hava ortamında gerçekleştirilen bir tek yarıkta kırınım deneyinde, ekran üzerinde oluşan kırınım deseninde merkezi aydınlık saçağın (A0A_0) bir yanındaki birinci aydınlık saçağın (A1A_1) orta noktası ile diğer yanındaki ikinci karanlık saçağın (K2K_2) orta noktası arasındaki en kısa uzaklık dd olarak ölçülmektedir.

Buna göre, bu kırınım desenindeki saçak genişliği (Δx\Delta x) aşağıdakilerden hangisine eşittir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 27d\frac{2}{7} d

Cevap

Ardışık iki karanlık saçak arasındaki uzaklık (saçak genişliği) 27d\frac{2}{7} d kadardır.
Merkezi aydınlık saçağın (A0A_0) genişliği 2Δx2\Delta x iken diğer tüm aydınlık ve karanlık saçakların genişliği Δx\Delta x kadardır. Merkez doğrusunun bir tarafındaki birinci aydınlık saçağın (A1A_1) orta noktasının merkez doğrusuna uzaklığı 1,5Δx1,5\Delta x, diğer tarafındaki ikinci karanlık saçağın (K2K_2) orta noktasının merkez doğrusuna uzaklığı ise 2Δx2\Delta x olur. Zıt taraflarda oldukları için aralarındaki toplam mesafe d=1,5Δx+2Δx=3,5Δxd = 1,5\Delta x + 2\Delta x = 3,5\Delta x olur. Buradan Δx=27d\Delta x = \frac{2}{7}d elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Saçakların merkez doğrusuna olan konum kurallarını yazma
Karanlık saçaklar xKn=nΔxx_{K_n} = n \Delta x, aydınlık saçaklar xAn=(n+0,5)Δxx_{A_n} = (n + 0,5) \Delta x konumlarındadır.
Kırınım desenindeki saçakların konumlarını belirlemek için.
2
Birinci aydınlık saçak (A1A_1) ve ikinci karanlık saçak (K2K_2) konumlarını hesaplama
xA1=1,5Δxx_{A_1} = 1,5 \Delta x ve xK2=2Δxx_{K_2} = 2 \Delta x bulunur.
Merkez doğrusuna olan bireysel uzaklıkları bulmak için.
3
Zıt taraflardaki bu iki saçak arasındaki toplam mesafeyi dd cinsinden yazma
d=1,5Δx+2Δx=3,5Δx=72Δxd = 1,5 \Delta x + 2 \Delta x = 3,5 \Delta x = \frac{7}{2} \Delta x elde edilir.
Verilen toplam uzaklık ilişkisini kurmak için.
4
Saçak genişliği Δx\Delta x ifadesini yalnız bırakma
Δx=27d\Delta x = \frac{2}{7} d bulunur.
İstenen saçak genişliğini dd cinsinden ifade etmek için.

Anahtar Kavram

Tek yarıkta kırınım deseninde saçakların konumları ve merkezi aydınlık saçağın genişliği
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 5451Soru

Sürtünmelerin ve yay kütlelerinin önemsenmediği ortamlarda özdeş yaylar kullanılarak Şekil I ve Şekil II'deki yay sarkaçları oluşturulmuştur.

* Şekil I: Yerçekimi ivmesinin gg olduğu Dünya yüzeyinde, yay sabiti kk olan iki adet özdeş yay düşey doğrultuda seri bağlanarak ucuna m1m_1 kütleli cisim asılmıştır.
* Şekil II: Yerçekimi ivmesinin g/6g/6 olduğu Ay yüzeyinde, m2m_2 kütleli cisim sürtünmesiz yatay düzlemde iki adet özdeş yayın arasına (paralel olacak şekilde) bağlanmıştır.

Şekil I'deki sarkacın küçük genlikli salınımlarının periyodu, Şekil II'deki sarkacın periyoduna eşit olduğuna göre, cisimlerin kütlelerinin oranı m1m2\frac{m_1}{m_2} kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 14\frac{1}{4}

Cevap

Cisimlerin kütlelerinin oranı bir bölü dört olmalıdır.
Yay sarkaçlarının salınım periyodu yerçekimi ivmesinden bağımsızdır ve T=2πmkes\cT = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k_{eş}}} formülüyle hesaplanır. Şekil I'de seri bağlı iki yayın eşdeğer yay sabiti k/2k/2, Şekil II'de paralel bağlı iki yayın eşdeğer yay sabiti ise 2k2k'dir. Periyotlar eşitlendiğinde 2πm1k/2=2πm22k2\pi \sqrt{\frac{m_1}{k/2}} = 2\pi \sqrt{\frac{m_2}{2k}} eşitliğinden kütlelerin oranı m1m2=14\frac{m_1}{m_2} = \frac{1}{4} olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Şekil I'deki seri bağlı yay sisteminin eşdeğer yay sabitini hesaplamak.
kes\c1=k2k_{eş1} = \frac{k}{2}
Seri bağlı özdeş iki yayın eşdeğer yay sabiti, bir yayın yay sabitinin yarısına eşittir.
2
Şekil II'deki paralel bağlı yay sisteminin eşdeğer yay sabitini hesaplamak.
kes\c2=2kk_{eş2} = 2k
Cismin iki yanına bağlanan yaylar paralel bağlı gibi davranır ve eşdeğer yay sabiti yay sabitlerinin toplamına eşittir.
3
Yay sarkaçlarının periyot formüllerini yazıp yerçekimi ivmesinin etkisini analiz etmek.
T=2πmkes\cT = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k_{eş}}} olup periyot yerçekimi ivmesinden bağımsızdır.
Yay sarkacının periyodu yalnızca kütleye ve eşdeğer yay sabitine bağlıdır; Dünya ve Ay'daki yerçekimi ivmeleri (gg ve g/6g/6) periyodu etkilemez.
4
Periyotların eşitliğini (TI=TIIT_I = T_{II}) kullanarak kütlelerin oranını bulmak.
m1m2=14\frac{m_1}{m_2} = \frac{1}{4}
2πm1k/2=2πm22k2\pi \sqrt{\frac{m_1}{k/2}} = 2\pi \sqrt{\frac{m_2}{2k}} eşitliğinden her iki tarafın karesi alınarak 2m1k=m22k\frac{2m_1}{k} = \frac{m_2}{2k} elde edilir. Buradan 4m1=m24m_1 = m_2 bulunur.

Anahtar Kavram

Yay sarkaçlarının salınım periyodu formülü ve yayların seri/paralel bağlanması

Alternatif Yöntem

Sarkaçların periyotları eşit olduğuna göre, frekansları da eşittir. Frekans üzerinden f=12πkes\cmf = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k_{eş}}{m}} bağıntısı kullanılarak da aynı kütle oranı elde edilebilir.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 5452Soru

Özel görelilik kuramına göre, eylemsiz bir referans sistemine göre ışık hızına yakın sabit hızla hareket etmekte olan bir uzay gemisinin boyu, hem gemi içindeki astronot hem de dışarıdaki durgun gözlemci tarafından hareket doğrultusunda daha kısa ölçülür.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

Verilen ifade yanlıştır. Boy kısalması göreli bir olgu olup, cisme göre hareketli gözlemciler tarafından ölçülürken, cisimle aynı eylemsiz referans sisteminde bulunan gözlemci cismin boyunu değişmemiş olarak (öz boyuyla) ölçer.
Boy kısalması eylemsiz referans sistemleri arasındaki bağıl hareketten kaynaklanan göreli bir durumdur. Cisimle birlikte hareket eden gözlemci cisme göre durgun olduğundan cismin boyunu öz boyu olarak ölçer ve kısalma gözlemlemez. Kısalma yalnızca cisme göre hareketli olan referans sistemindeki gözlemci tarafından ölçülür.

Adım Adım Çözüm

1
Gözlemcilerin eylemsiz referans sistemlerini belirleyin.
Gemi içindeki astronot uzay gemisine göre durgundur (öz referans sistemi). Dışarıdaki gözlemci ise gemiye göre ışık hızına yakın bir hızla hareket etmektedir.
Görelilik etkilerini doğru analiz edebilmek için ölçümün hangi referans sistemine göre yapıldığını saptamak gerekir.
2
Öz boy (proper length) kavramını uygulayın.
Gemi içindeki astronot gemiye göre durgun olduğundan, geminin boyunu kendi sisteminde ölçtüğünde öz boyunu (L0L_0) elde eder. Bu ölçümde herhangi bir kısalma gerçekleşmez.
Bir cismin boyu en uzun, cisme göre durgun olunan referans sisteminde ölçülür.
3
Hareketli gözlemci için boy kısalmasını değerlendirin.
Dışarıdaki durgun gözlemci, gemiyi hareket doğrultusunda L=L01v2c2L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} bağıntısına uygun olarak öz boyundan daha kısa ölçer (L<L0L < L_0).
Boy kısalması yalnızca bağıl hareket doğrultusundaki uzunluklarda ve cisimle arasında bağıl hareket bulunan gözlemciler için geçerlidir.

Anahtar Kavram

Boy Kısalması (Uzunluk Büzülmesi)
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 5453Soru

Çekirdek başına düşen bağlanma enerjisinin kütle numarasına göre değişimini gösteren grafik incelendiğinde, kararsız hafif çekirdeklerin birleşerek daha kararlı çekirdeklere dönüşme eğiliminde (füzyon), kararsız ağır çekirdeklerin ise bölünerek daha kararlı çekirdeklere dönüşme eğiliminde (fisyon) olduğu görülür.

Nükleer fisyon ve füzyon tepkimeleriyle ilgili;

I. Çekirdek başına düşen bağlanma enerjisi grafiğindeki en kararlı bölgede yer alan çekirdeklere (örneğin demir çekirdeği) yaklaşmak amacıyla hafif çekirdekler füzyon, ağır çekirdekler ise fisyon tepkimesi gerçekleştirir.
II. Hem fisyon hem de füzyon tepkimelerinde ürünlerin toplam durgun kütlesi, reaksiyona giren çekirdeklerin toplam durgun kütlesinden daha küçüktür; aradaki kütle farkı enerjiye dönüşür.
III. Füzyon tepkimelerinin başlayabilmesi için gereken sıcaklık ve basınç koşulları, fisyon tepkimelerine kıyasla çok daha düşüktür.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

Fiziksel olarak nükleer tepkimelerde çekirdeklerin bağlanma enerjilerini artırarak daha kararlı hâle gelmesi ve kütle açığının enerjiye dönüşmesi ilkelerini içeren seçenek doğrudur.
Nükleer tepkimelerde çekirdek başına düşen bağlanma enerjisini artırarak kararlı yapıya ulaşmak esastır. Bu süreçte hafif çekirdekler füzyon, ağır çekirdekler ise fisyon gerçekleştirir. Her iki tepkimede de açığa çıkan enerji, ürünlerin toplam durgun kütlesindeki azalmadan kaynaklandığından I ve II öncüllerini içeren seçenek doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Grafik ve Kararlılık Analizi
Çekirdek başına düşen bağlanma enerjisi grafiğinin tepe noktasında demir (56Fe^{56}\text{Fe}) gibi orta büyüklükteki çekirdekler yer alır. Hafif çekirdekler birleşerek (füzyon), ağır çekirdekler ise bölünerek (fisyon) bu kararlı bölgeye yaklaşmaya çalışırlar. Dolayısıyla I. öncül doğrudur.
Çekirdeklerin kararlılık eğilimlerini belirlemek.
2
Kütle Açığı ve Enerji İlişkisi
Hem fisyon hem de füzyon tepkimelerinde daha kararlı ürünler oluştuğu için toplam bağlanma enerjisi artar. Bu durum, ürünlerin toplam durgun kütlesinin girenlerin toplam durgun kütlesinden daha küçük olması anlamına gelir. Aradaki kütle kaybı (kütle açığı) ΔE=Δmc2\Delta E = \Delta m \cdot c^2 formülüne göre enerji olarak açığa çıkar. Dolayısıyla II. öncül doğrudur.
Nükleer reaksiyonlardaki enerji kaynağını açıklamak.
3
Sıcaklık ve Basınç Koşullarının Karşılaştırılması
Füzyon tepkimelerinde pozitif yüklü iki çekirdeğin birbirine yaklaşarak güçlü nükleer kuvvetin etkisine girebilmesi için aralarındaki Coulomb itme kuvvetinin aşılması gerekir. Bu da milyonlarca derecelik aşırı yüksek sıcaklık ve basınç koşullarını zorunlu kılar. Fisyon tepkimeleri ise genellikle nötron bombardımanı ile oda sıcaklığında bile başlatılabilir. Dolayısıyla III. öncül yanlıştır.
Reaksiyonların gerçekleşmesi için gereken fiziksel şartları karşılaştırmak.

Anahtar Kavram

Nükleer fisyon ve füzyon tepkimelerinin temel özellikleri, bağlanma enerjisi ve kütle açığı ilişkisi.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 5454Soru

Karanlık bir laboratuvarda, tek renkli ve dalga boyu λ1=600 nm\lambda_1 = 600\text{ nm} olan bir lazer kaynağı kullanılarak havada (nhava=1n_{\text{hava}} = 1) ger��ekleştirilen tek yarıkta kırınım deneyinde, yarık genişliği ww, yarık düzleminin ekrana uzaklığı ise LL kadardır. Bu durumda ekranın merkezinde oluşan merkezi aydınlık saçak genişliği 4,8 mm4,8\text{ mm} olarak ölçülmektedir.

Aynı deney düzeneğinde aşağıdaki değişiklikler yapılıyor:
- Yarık genişliği 2w2w yapılıyor.
- Yarık düzlemi ile ekran arasındaki uzaklık 3L3L yapılıyor.
- Yarık düzlemi ile ekran arasındaki ortam kırıcılık indisi 1,61,6 olan şeffaf bir sıvı ile dolduruluyor.
- Işık kaynağı, dalga boyu λ2=480 nm\lambda_2 = 480\text{ nm} olan başka bir lazer kaynağı ile değiştiriliyor.

Buna göre, son durumda ekran üzerinde oluşan merkezi aydınlık saçağın genişliği kaç milimetre (mm\text{mm}) olur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 3.6

Cevap

Son durumda ekran üzerinde oluşan merkezi aydınlık saçağın genişliği 3,6 mm3,6\text{ mm} olur.
Deneyde yapılan tüm değişiklikler (dalga boyunun azalması, yarık genişliğinin artması, ortamın kırıcılık indisinin artması ve ekran uzaklığının artması) saçak genişliği bağıntısı Δx=λLwn\Delta x = \frac{\lambda L}{w n} kullanılarak değerlendirildiğinde, saçak genişliğinin başlangıçtakinin 0,750,75 katına düştüğü görülür. Merkezi aydınlık saçak genişliği de aynı oranda küçüleceğinden, 4,8×0,75=3,6 mm4,8 \times 0,75 = 3,6\text{ mm} değerine ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
İlk durumdaki saçak genişliğini ve merkezi aydınlık saçak genişliğini formüle dökerek başlangıç parametrelerini belirlemek.
Tek yarıkta saçak genişliği formülü Δx=λLwn\Delta x = \frac{\lambda L}{w n} şeklindedir. İlk durumda ortam hava (n1=1n_1 = 1), dalga boyu λ1=600 nm\lambda_1 = 600\text{ nm}, yarık genişliği ww ve perde uzaklığı LL'dir. Merkezi aydınlık saçağın genişliği 2Δx1=4,8 mm2\Delta x_1 = 4,8\text{ mm} olarak ölçüldüğüne göre, standart saçak genişliği Δx1=2,4 mm\Delta x_1 = 2,4\text{ mm} olur.
Yeni durumdaki fiziksel niceliklerin başlangıçtaki duruma göre nasıl değiştiğini mukayese edebilmek için temel referansı belirlemek gerekir.
2
İkinci durumdaki yeni parametreleri formülde yerine koyarak yeni saçak genişliğinin ilk saçak genişliğine oranını hesaplamak.
İkinci durumda yeni saçak genişliği: Δx2=λ2L2w2n2=4803L2w1,6=1440L3,2w=450Lw\Delta x_2 = \frac{\lambda_2 L_2}{w_2 n_2} = \frac{480 \cdot 3L}{2w \cdot 1,6} = \frac{1440 L}{3,2 w} = 450 \frac{L}{w} olur. İlk saçak genişliği Δx1=600Lw\Delta x_1 = 600 \frac{L}{w} olduğuna göre iki saçak genişliği oranlanırsa: Δx2Δx1=450600=0,75\frac{\Delta x_2}{\Delta x_1} = \frac{450}{600} = 0,75 elde edilir.
Yapılan çoklu parametre değişikliklerinin saçak genişliği üzerindeki net etkisini çarpan olarak belirlemek.
3
Elde edilen oranı başlangıçtaki merkezi aydınlık saçak genişliği ile çarparak nihai sonuca ulaşmak.
Yeni saçak genişliği Δx2=0,75Δx1\Delta x_2 = 0,75 \Delta x_1 olduğuna göre, merkezi aydınlık saçak genişliği de aynı oranda değişecektir: 2Δx2=0,75×(2Δx1)=0,75×4,8 mm=3,6 mm2\Delta x_2 = 0,75 \times (2\Delta x_1) = 0,75 \times 4,8\text{ mm} = 3,6\text{ mm} bulunur.
Merkezi aydınlık saçak genişliğinin standart saçak genişliğinin 2 katı olduğu bilgisini kullanarak son sayısal değeri hesaplamak.

Anahtar Kavram

Tek yarıkta kırınım olayında saçak genişliğini etkileyen değişkenler (dalga boyu, perde uzaklığı, yarık genişliği ve ortamın kırıcılık indisi) ve merkezi aydınlık saçağın özel yapısı.
Soru 5455Soru

Aşağıdaki tabloda ideal davranışta olan üç farklı gaz örneğinin kimyasal formül, sıcaklık ve basınç bilgileri verilmiştir:

Gaz ÖrneğiKimyasal FormülSıcaklıkBasınç
IHeHe0 C0\ ^\circ\text{C}2 atm2\text{ atm}
IICH4CH_4273 C273\ ^\circ\text{C}2 atm2\text{ atm}
IIIO2O_20 C0\ ^\circ\text{C}1 atm1\text{ atm}

Buna göre, bu gaz örneklerinin belirtilen koşullardaki özk��tlelerini küçükten büyüğe doğru sıralayınız.

(Mol kütleleri: He=4 g/molHe = 4\text{ g/mol}, CH4=16 g/molCH_4 = 16\text{ g/mol}, O2=32 g/molO_2 = 32\text{ g/mol})

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Gaz örneklerinin belirtilen ko��ullardaki özkütlelerinin küçükten büyüğe sıralaması I < II < III şeklindedir.
Gazların özkütleleri d=PMARTd = \frac{P \cdot M_A}{R \cdot T} formülü yardımıyla karşılaştırılır. Gazların sıcaklıkları Kelvin'e çevrildiğinde sırasıyla 273 K273\text{ K}, 546 K546\text{ K} ve 273 K273\text{ K} bulunur. Formülde yerlerine yazıldığında, birinci gazın özkütlesi 8273R\frac{8}{273R}, ikinci gazın özkütlesi 16273R\frac{16}{273R} ve üçüncü gazın özkütlesi 32273R\frac{32}{273R} değerlerini alır. Paydalar eşitlendiğinde payı en küçük olan birinci gaz en düşük özkütleye, payı en büyük olan üçüncü gaz ise en yüksek özkütleye sahip olur. Bu durum küçükten büyüğe doğru I < II < III sıralamasını verir.

Adım Adım Çözüm

1
İdeal gazların özkütlesini hesaplamak için basınç (PP), mutlak sıcaklık (TT) ve mol kütlesi (MAM_A) arasındaki ilişkiyi gösteren ideal gaz özkütle formülünü belirlemek.
d=PMARTd = \frac{P \cdot M_A}{R \cdot T} formülü elde edilir.
Gazların verilen fiziksel niceliklerini kullanarak özkütle değerlerini birbiriyle kıyaslayabilmek.
2
Her bir gaz örneğinin Celsius cinsinden verilen sıcaklıklarını mutlak sıcaklık birimi olan Kelvin'e dönüştürmek.
TI=0+273=273 KT_I = 0 + 273 = 273\text{ K}, TII=273+273=546 KT_{II} = 273 + 273 = 546\text{ K} ve TIII=0+273=273 KT_{III} = 0 + 273 = 273\text{ K} olarak bulunur.
Gaz yasalarında sıcaklık parametresi daima mutlak sıcaklık (Kelvin) cinsinden olmalıdır.
3
Elde edilen verileri ve gazların mol kütlelerini özkütle formülünde yerine koyarak her bir gazın özkütle bağıntısını türetmek.
dI=2×4R273=8273Rd_I = \frac{2 \times 4}{R \cdot 273} = \frac{8}{273R}, dII=2×16R546=16273Rd_{II} = \frac{2 \times 16}{R \cdot 546} = \frac{16}{273R} ve dIII=1×32R273=32273Rd_{III} = \frac{1 \times 32}{R \cdot 273} = \frac{32}{273R} değerleri bulunur.
Tüm gazların özkütle değerlerini ortak paydada (273R273R) toplayarak pay kısımlarını doğrudan karşılaştırılabilir hale getirmek.
4
Hesaplanan özkütle değerlerini sayısal büyüklüklerine göre küçükten büyüğe doğru sıralamak.
Pay kısımları karşılaştırıldığında 8<16<328 < 16 < 32 olduğundan sıralama dI<dII<dIIId_I < d_{II} < d_{III} yani I < II < III olarak gerçekleşir.
Soru kökünde istenen küçükten büyüğe sıralama kriterini karşılamak.

Anahtar Kavram

İdeal gazların özkütlesi, gazın basıncı ve mol kütlesi ile doğru orantılı; mutlak sıcaklığı ile ters orantılıdır.
Soru 5456Soru

Hacmi 5,6 L5,6\text{ L} olan kapalı bir kapta, 0 C0\text{ }^\circ\text{C} sıcaklıkta 4,4 gram4,4\text{ gram} ideal CO2CO_2 gazı bulunmaktadır. Bu kaptaki gazın basıncını 0,8 atm0,8\text{ atm} yapmak için kabın sıcaklığı kaç C^\circ\text{C} olmalıdır?

(C=12 g/molC = 12\text{ g/mol}, O=16 g/molO = 16\text{ g/mol})

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 273

Cevap

Kabın sıcaklığı 273 C273\text{ }^\circ\text{C} olmalıdır.
Kaptaki gazın mol sayısı ve hacmi sabit olduğundan, gazın basıncı ile mutlak sıcaklığı doğru orantılıdır. Başlangıçta gazın basıncı 0,4 atm0,4\text{ atm} ve mutlak sıcaklığı 273 K273\text{ K}'dir. Basıncın 0,8 atm0,8\text{ atm}'ye çıkması için mutlak sıcaklığın iki katına yani 546 K546\text{ K}'ye çıkması gerekir. Bu sıcaklık Celsius cinsine çevrildiğinde 273 C273\text{ }^\circ\text{C} elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Karbondioksit (CO2CO_2) gaz��nın mol kütlesi hesaplanır.
MA(CO2)=12+2×16=44 g/molM_A(CO_2) = 12 + 2 \times 16 = 44\text{ g/mol} olarak bulunur.
Gazın kütlesinden mol sayısına geçiş yapabilmek için mol kütlesine ihtiyaç vardır.
2
CO2CO_2 gazının mol sayısı (nn) hesaplanır.
n=mMA=4,444=0,1 moln = \frac{m}{M_A} = \frac{4,4}{44} = 0,1\text{ mol} olarak bulunur.
İdeal gaz denkleminde kullanılacak olan gaz miktarını mol cinsinden ifade etmek gerekir.
3
Sıcaklık birimi Kelvin'e çevrilir.
T1=0 C+273=273 KT_1 = 0\text{ }^\circ\text{C} + 273 = 273\text{ K} olarak bulunur.
Gaz yasaları ve ideal gas denklemi hesaplamalarında her zaman mutlak sıcaklık (Kelvin) kullanılmalıdır.
4
Gazın başlangıç basıncı (P1P_1) ideal gaz denklemi (PV=nRTP \cdot V = n \cdot R \cdot T) kullanılarak hesaplanır.
P15,6=0,122,4273273    P15,6=2,24    P1=0,4 atmP_1 \cdot 5,6 = 0,1 \cdot \frac{22,4}{273} \cdot 273 \implies P_1 \cdot 5,6 = 2,24 \implies P_1 = 0,4\text{ atm} olarak bulunur.
Sıcaklık değişimiyle basıncın nasıl değişeceğini belirlemek için başlangıç basıncı hesaplanmalıdır.
5
Hacim ve mol sayısı sabit olduğundan, Gay-Lussac Yasası (basınç-sıcaklık ilişkisi) kullanılarak son sıcaklık (T2T_2) hesaplanır.
P1T1=P2T2    0,4273=0,8T2    T2=546 K\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2} \implies \frac{0,4}{273} = \frac{0,8}{T_2} \implies T_2 = 546\text{ K} olarak bulunur.
Sabit hacimli kapta bulunan gazın basıncı mutlak sıcaklığı ile doğru orantılıdır.
6
Bulunan son sıcaklık (T2T_2) Celsius (C^\circ\text{C}) birimine dönüştürülür.
t2=546273=273 Ct_2 = 546 - 273 = 273\text{ }^\circ\text{C} olarak bulunur.
Soru kökünde sıcaklığın Celsius (C^\circ\text{C}) cinsinden değeri istendiği için birim dönüşümü yapılmalıdır.

Anahtar Kavram

Sabit hacimli kapalı bir kapta bulunan ideal bir gazın basıncı, mutlak sıcaklığı ile doğru orantılıdır (PTP \propto T).
Soru 5457Soru

Edebiyat, duygu ve düşünceleri dil aracılığıyla estetik bir yapıya kavuşturma sanatıdır. Müzik sesle, resim boyayla, heykel ise mermer veya bronzla biçim bulurken edebiyatın ham maddesi olan dil; simgesel, soyut ve toplumsal uzlaşıya dayalı bir sistemdir. Bu yönüyle edebî eser, alımlayıcının duyularına doğrudan hitap eden somut bir nesne sunmak yerine, zihinde imgeler ve tasarımlar zinciri uyandırarak var olur. Dolayısıyla edebiyatın güzel sanatlar içerisindeki özgün konumu, onun bu soyut araçla somut yaşantılar inşa edebilme gücünden kaynaklanır.

Bu parçadan hareketle edebiyatın güzel sanatlar içindeki yeri ve malzemesinin niteliğine dair;

I. Dilin soyut ve simgesel yapısı, edebî eserin alımlanma sürecinde okurun hayal gücünü ve zihinsel katılımını zorunlu kılar.
II. Edebiyat, doğrudan duyulara seslenen fiziksel bir malzeme yerine dili kullandığı için plastik sanatlardan ayrışır; fonetik sanatlar arasında yer alsa da dili simgesel boyutuyla işlemesi bakımından kendine has bir konuma sahiptir.
III. Edebiyatın ham maddesi olan dil, toplumsal bir uzlaşı ürünü olduğundan edebî eserler bireysel yaratıcılıktan ziyade toplumsal faydayı önceler.

yargılarından hangileri söylenebilir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

I ve II
Doğru cevap, edebiyatın malzemesinin dil olması sebebiyle zihinsel tasarımlara ihtiyaç duymasını ve fonetik sanatlar içindeki özgün yerini belirten yargıların yer aldığı seçenektir. Dil soyut bir sistem olduğundan, alımlayıcı kelimeleri kendi hayal gücüyle somutlaştırır. Edebiyat, ses öğesine dayandığı için fonetik sanatlar sınıfına girer ancak dili simgesel boyutuyla işlemesi yönüyle müzikten ayrışarak özgünleşir.

Adım Adım Çözüm

1
Metinde geçen edebiyatın ham maddesi (dil) ile ilgili özellikleri analiz etmek.
Dilin soyut, simgesel ve uzlaşıya dayalı bir araç olduğu; bu nedenle doğrudan somut bir nesne sunmak yerine okuyucunun zihninde imgeler uyandırdığı saptanır. Bu durum, okurun hayal gücü ve zihinsel katılımını gerektirdiğinden birinci öncülü doğrular.
Edebî metinlerin alımlanma sürecindeki zihinsel mekanizmayı belirlemek.
2
Edebiyatın güzel sanatlar sınıflandırmasındaki konumunu incelemek.
Edebiyatın ses ve söze dayalı olması yönüyle fonetik sanatlar içinde yer aldığı, ancak dili simgesel yapısıyla işlemesi nedeniyle somut malzemeler kullanan plastik sanatlardan ayrışıp özgün bir konum kazandığı belirlenir. Bu durum ikinci öncülü doğrular.
Edebiyatın güzel sanatlar içindeki teorik tasnifini analiz etmek.
3
Üçüncü öncülü metinle ve edebiyatın genel nitelikleriyle karşılaştırmak.
Dilin uzlaşımsal bir sistem olmasının, edebî eseri bireysel yaratıcılıktan uzaklaştırarak yalnızca toplumsal faydayı öncelemeye zorlamayacağı saptanır. Edebiyat öncelikle estetik bir etkinliktir. Bu nedenle üçüncü öncül yanlıştır.
Metinden çıkarılamayacak hatalı genellemeleri elemek.

Anahtar Kavram

Edebiyatın tanımı, ham maddesi olan dilin soyut ve simgesel niteliği ile güzel sanatlar içindeki özgün yeri.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 5458Soru

Sürtünmesiz yatay düzlemde bulunan esnek ve türdeş bir yay, uzunlukları sırasıyla xx ve 3x3x olan iki parçaya ayrılıyor. Bu parçalardan kısa olanının ucuna mm kütleli, uzun olanının ucuna ise 3m3m kütleli birer cisim bağlanarak yatay düzlemde basit harmonik hareket yapacak şekilde salınıma bırakılıyor.

Buna göre, mm kütleli cismin titreşim periyodu T1T_1, 3m3m kütleli cismin titreşim periyodu T2T_2 olduğuna göre, periyotların oranı T1T2\frac{T_1}{T_2} kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 13\frac{1}{3}

Cevap

1/3
Kısa yayın boyu xx olduğundan yay sabiti 4k04k_0, uzun yayın boyu 3x3x olduğundan yay sabiti 43k0\frac{4}{3}k_0 olur. Yay sarkacının periyot formülü T=2πmkT = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}} bağıntısından yararlanılarak periyotlar oranlandığında oran 1/3 olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Yay parçalarının yay sabitlerini belirleme
Kısa parçanın yay sabiti k1=4k0k_1 = 4k_0, uzun parçanın yay sabiti k2=43k0k_2 = \frac{4}{3}k_0 olur.
Türdeş bir yayın yay sabiti, yayın boyu ile ters orantılıdır (kL=sabitk \cdot L = \text{sabit}). Orijinal yayın boyu 4x4x, yay sabiti k0k_0 alınırsa parçaların sabitleri bu şekilde bulunur.
2
Titreşim periyotlarının formüllerini yazma
T1=2πmk1T_1 = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k_1}} ve T2=2π3mk2T_2 = 2\pi\sqrt{\frac{3m}{k_2}}
Yay sarkacının periyodu T=2πmkT = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}} bağıntısı ile hesaplanır.
3
Periyot değerlerini oranlama
T1T2=13\frac{T_1}{T_2} = \frac{1}{3}
T1=2πm4k0=12T0T_1 = 2\pi\sqrt{\frac{m}{4k_0}} = \frac{1}{2} T_0 ve T2=2π3m43k0=2π9m4k0=32T0T_2 = 2\pi\sqrt{\frac{3m}{\frac{4}{3}k_0}} = 2\pi\sqrt{\frac{9m}{4k_0}} = \frac{3}{2} T_0 değerleri birbirine oranlandığında 1/23/2=13\frac{1/2}{3/2} = \frac{1}{3} sonucu elde edilir.

Anahtar Kavram

Yayların bölünmesi durumunda yay sabitinin boyla ters orantılı değişmesi ve yay sarkacının periyodunun kütle ile yay sabitine bağlılığı.
Soru 5459Soru

Hava sıcaklığının her yerde aynı ve sabit olduğu rüzgarsız bir günde, sabit frekanslı ses dalgaları yayan bir kaynak yatay ve doğrusal bir yolda sabit vkv_k süratiyle şekilde gösterilen yönde hareket etmektedir. Yol üzerinde hareketsiz duran Ali kaynağın arkasında, Veli ise önünde (kaynağın hareket yönünde) bulunmaktadır.

Buna göre, kaynağın hareketi süresince;
I. Veli'ye doğru yayılan ses dalgalarının havadaki sürati, Ali'ye doğru yayılan dalgalarınkinden büyüktür.
II. Veli'nin algıladığı sesin frekansı, Ali'nin algıladığı sesin frekansından büyüktür.
III. Ali'nin algıladığı ses dalgalarının dalga boyu, Veli'nin algıladığı ses dalgalarının dalga boyundan büyüktür.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: II ve III

Cevap

Algılanan frekansların Veli için Ali'ninkinden büyük olduğunu ve Ali'nin algıladığı dalga boyunun Veli'ninkinden büyük olduğunu belirten, dolayısıyla II ve III yargılarının doğru olduğunu ifade eden seçenek doğrudur.
Ses dalgalarının yayılma sürati sadece ortamın özelliklerine bağlı olup sabit olduğundan I. yargı yanlıştır. Kaynak Veli'ye yaklaştığı için Veli sesi daha tiz, Ali'den uzaklaştığı için Ali sesi daha pes algılar; dolayısıyla II. yargı doğrudur. Sürat sabitken dalga boyu ile frekans ters orantılı olduğundan, frekansı küçük algılayan Ali için dalga boyu daha büyük olur; dolayısıyla III. yargı doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Ses dalgalarının yayılma süratinin neye bağlı olduğunu belirlemek.
Dalgaların Ali ve Veli'ye doğru yayılma süratleri birbirine eşittir (vAli=vVeli=vv_{Ali} = v_{Veli} = v).
Mekanik dalgaların yayılma sürati yalnızca yayıldıkları ortamın fiziksel özelliklerine bağlıdır. Ortam durgun hava ve sıcaklık her yerde aynı olduğundan dalga sürati sabittir; kaynağın hareket yönü ve hızı dalga süratini etkilemez.
2
Gözlemcilerin algıladığı frekansları karşılaştırmak.
Veli'nin algıladığı sesin frekansı kaynağın orijinal frekansından büyük, Ali'ninki ise küçük olur (fVeli>f0>fAlif_{Veli} > f_0 > f_{Ali}).
Doppler olayında, ses kaynağı gözlemciye yaklaştıkça gözlemci sesi daha yüksek frekansta (tiz), gözlemciden uzaklaştıkça daha düşük frekansta (pes) algılar. Kaynak Veli'ye yaklaşırken Ali'den uzaklaşmaktadır.
3
Dalga boyları arasındaki ilişkiyi tespit etmek.
Ali'nin algıladığı dalga boyu Veli'ninkinden büyüktür (λAli>λVeli\lambda_{Ali} > \lambda_{Veli}).
Dalga boyu, sürat ve frekans arasındaki ilişki v=λfv = \lambda \cdot f bağıntısıyla verilir. Sürat (vv) sabit olduğundan, algılanan frekans ile algılanan dalga boyu ters orantılıdır. Frekansı daha küçük algılayan Ali için dalga boyu daha büyük olur.

Anahtar Kavram

Doppler etkisinde dalga boyu, frekans ve dalga sürati arasındaki ilişkiler

Alternatif Yöntem

Matematiksel oranlar yerine dalga cephelerinin sıkışması görselleştirilebilir. Kaynağın önünde dalga tepeleri sıkışarak dalga boyunu küçültürken, arkasında dalga boyunu büyütür. Sürat sabit tutulup dalga boyu ile frekansın ters orantılı olduğu yorumu doğrudan yapılabilir.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 5460Soru

Boyu LL, yay sabiti kk olan homojen ve esnek bir yay iki parçaya kesilerek boyları sırasıyla L1L_1 ve L2L_2 olacak şekilde ayrılıyor. Bu parçaların boyları arasında L1=2L2L_1 = 2L_2 ilişkisi vardır.

Daha sonra bu iki yay parçası birbirine paralel bağlanıp uçlarına m1m_1 kütleli bir cisim asılarak yerçekimi ivmesinin gg olduğu Dünya yüzeyinde basit harmonik hareket yapması sağlanıyor. Boyu LL ve yay sabiti kk olan orijinal yay ise uçlarına m2m_2 kütleli başka bir cisim asılarak yerçekimi ivmesinin g6\frac{g}{6} olduğu Ay yüzeyinde basit harmonik hareket yapması sağlanıyor.

Her iki sarkacın titreşim periyotları birbirine eşit olduğuna göre, cisimlerin kütleleri oranı m1m2\frac{m_1}{m_2} kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 92\frac{9}{2}

Cevap

Cisimlerin kütleleri oranı 9/2 olmalıdır.
Yayların kesilmesiyle elde edilen parçaların yay sabitleri 1,5k1,5k ve 3k3k olur. Paralel bağlandıklarında eşdeğer yay sabiti 4,5k4,5k (9/2k9/2 k) değerine ulaşır. Yay sarkacının titreşim periyodu yerçekimi ivmesinden bağımsız olduğundan, Dünya ve Ay'daki periyotlar eşitlendiğinde kütlelerin oranı m1/m2=9/2m_1/m_2 = 9/2 olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Yayın kesilmesi durumunda her bir parçanın yay sabitini hesaplama.
Boyu L1=2L/3L_1 = 2L/3 olan parçanın yay sabiti k1=1,5kk_1 = 1,5k, boyu L2=L/3L_2 = L/3 olan parçanın yay sabiti k2=3kk_2 = 3k bulunur.
Bir yayın yay sabiti, boyu ile ters orantılıdır (kL=sabitk \cdot L = \text{sabit}).
2
Paralel bağlı yay parçalarının eşdeğer yay sabitini bulma.
Eşdeğer yay sabiti kes\c=k1+k2=1,5k+3k=4,5k=92kk_{eş} = k_1 + k_2 = 1,5k + 3k = 4,5k = \frac{9}{2}k olur.
Paralel bağlı yayların yay sabitleri doğrudan toplanarak eşdeğer yay sabiti elde edilir.
3
Yay sarkaçlarının periyot formüllerini yazarak Dünya ve Ay ortamlarındaki periyotları eşitleme.
T1=2πm14,5kT_1 = 2\pi\sqrt{\frac{m_1}{4,5k}} ve T2=2πm2kT_2 = 2\pi\sqrt{\frac{m_2}{k}} eşitlenerek 2m19k=m2km1m2=92\frac{2m_1}{9k} = \frac{m_2}{k} \Rightarrow \frac{m_1}{m_2} = \frac{9}{2} elde edilir.
Yay sarkacının periyodu yerçekimi ivmesine (gg) bağlı değildir. Dolayısıyla Dünya ve Ay yüzeyindeki yerçekimi ivmesi farkı periyotları etkilemez.

Anahtar Kavram

Yayların kesilmesiyle yay sabitinin değişimi, paralel bağlama özellikleri ve yay sarkacının periyodunun yerçekimi ivmesinden bağımsız olması.
Tahmini Süre:2m 0s
ÖncekiSayfa 273 / 437Sonraki
Tüm alıştırma soruları — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin