Tüm alıştırma soruları

852 soru

Soru 701Soru

Bir torbada 33 sarı ve 77 yeşil kart bulunmaktadır. Torbadan rastgele bir kart çekiliyor. Çekilen kart sarı ise tura gelme olasılığı %60\%60 olan AA parası, yeşil ise tura gelme olasılığı %40\%40 olan BB parası havaya atılıyor. Buna göre, bu işlemin sonucunda atılan paranın tura gelme olasılığı yüzde kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 46

Cevap

Atılan paranın tura gelme olasılığı %46'dır.
Toplam olasılık formülü kullanılarak, sarı kart çekilip A parasının tura gelme olasılığı (0,3×0,6=0,180,3 \times 0,6 = 0,18) ile yeşil kart çekilip B parasının tura gelme olasılığı (0,7×0,4=0,280,7 \times 0,4 = 0,28) toplanır ve sonuç 0,46 (yani %46) olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Kartların çekilme olasılıklarını hesaplama
P(S)=310P(S) = \frac{3}{10} ve P(Y)=710P(Y) = \frac{7}{10}
Hangi paranın atılacağı çekilen kartın rengine bağlıdır.
2
Kart rengine bağlı olarak tura gelme koşullu olasılıklarını belirleme
P(TS)=0,6P(T|S) = 0,6 ve P(TY)=0,4P(T|Y) = 0,4
Sarı kart çekilirse A parası (%60 tura), yeşil kart çekilirse B parası (%40 tura) kullanılmaktadır.
3
Toplam olasılık formülünü kullanarak tura gelme olasılığını hesaplama
P(T)=(0,3×0,6)+(0,7×0,4)=0,18+0,28=0,46P(T) = (0,3 \times 0,6) + (0,7 \times 0,4) = 0,18 + 0,28 = 0,46
Paranın tura gelmesi olayı, kart seçimi olayına bağımlı olduğundan her iki durumun olasılıkları çarpılarak toplanır.

Anahtar Kavram

Bağımlı olayların olasılıklarının toplam olasılık formülü ile hesaplanması
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 702Soru

Şekildeki ideal transformatörün primer (giriş) bobininin sarım sayısı NP=400N_P = 400'dür ve uçlarına etkin gerilimi VP=120 VV_P = 120\text{ V} olan alternatif akım kaynağı bağlanmıştır. Transformat��rün sağ tarafındaki bağımsız iki sekonder bobininin sarım sayıları sırasıyla N1=200N_1 = 200 ve N2=100N_2 = 100 olup, bu bobinlerin uçlarına R1=12 ΩR_1 = 12\ \Omega ve R2=15 ΩR_2 = 15\ \Omega değerindeki dirençler bağlanmıştır. Buna göre, transformatörün primer (giriş) bobininden çekilen akımın etkin değeri kaç A\text{A}'dir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 3

Cevap

Primer bobinden çekilen akımın etkin değeri 3 A3\text{ A}'dir.
İdeal bir transformatörde enerji kaybı olmadığından, primer bobinden sağlanan güç (PP=VPIPP_P = V_P \cdot I_P), sekonder bobinlerdeki toplam güce (P1+P2=V12R1+V22R2P_1 + P_2 = \frac{V_1^2}{R_1} + \frac{V_2^2}{R_2}) eşittir. Yapılan hesaplamalar sonucunda primer akımının etkin değeri 3 A3\text{ A} olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Sekonder bobinlerin uçlarındaki etkin gerilimleri (V1V_1 ve V2V_2) hesaplayın.
V1=60 VV_1 = 60\text{ V} ve V2=30 VV_2 = 30\text{ V}
İdeal bir transformatörde bobin uçlarındaki gerilimler, sarım sayılarıyla doğru orantılıdır: VS=VP×NSNPV_S = V_P \times \frac{N_S}{N_P}.
2
Sekonder bobinlere bağlı dirençlerin harcadığı elektriksel güçleri (P1P_1 ve P2P_2) hesaplayın.
P1=300 WP_1 = 300\text{ W} ve P2=60 WP_2 = 60\text{ W}
Dirençlerin harcadığı güç P=V2RP = \frac{V^2}{R} formülüyle hesaplanır.
3
Transformatörün toplam çıkış gücünü (PSP_S) ve buna bağlı olarak primer giriş gücünü (PPP_P) belirleyin.
PP=PS=360 WP_P = P_S = 360\text{ W}
İdeal transformatörlerde enerji kaybı olmadığı için giriş gücü toplam çıkış gücüne eşittir.
4
Primer bobinden çekilen akımın etkin değerini (IPI_P) hesaplayın.
IP=3 AI_P = 3\text{ A}
Primer giriş gücü PP=VP×IPP_P = V_P \times I_P bağıntısıyla ifade edilir. Buradan 360=120×IP360 = 120 \times I_P yazılarak akım çekilir.

Anahtar Kavram

İdeal transformatörlerde gerilimin sarım sayısıyla ilişkisi ve güç korunumunun uygulanması.
Soru 703Soru

Hava sürtünmesinin ihmal edildiği bir ortamda, yerden hh y��ksekliğindeki bir noktadan yatay doğrultuda v0v_0 hızıyla fırlatılan bir cismin, hız vektörü ile ivme vektörü arasındaki açının 4545^\circ olduğu andaki yerden yüksekliği 35 m35\text{ m}'dir.

Cismin yere çarpma hızının büyüklüğü 50 m/s50\text{ m/s} olduğuna göre, cismin ilk fırlatıldığı yükseklik hh kaç metredir? (g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 alınız.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 80

Cevap

Cismin ilk fırlatıldığı yükseklik 80 m80\text{ m}'dir.
Cismin ivmesi düşey doğrultudaki yer çekimi ivmesidir. Hız vektörü ile ivme arasındaki açının 4545^\circ olduğu anda yatay ve düşey hız bileşenleri eşit büyüklüktedir (vy=v0v_y = v_0). Düşey serbest düşme formülü vy2=2gy1v_y^2 = 2gy_1 kullanılarak bu ana kadar alınan yol y1=v02/20y_1 = v_0^2 / 20 olarak bulunur. Yere çarpma hızı için kinetik enerji değişimi veya kinematik bağıntı kullanılarak vyer2=v02+2ghv_{yer}^2 = v_0^2 + 2gh yazılır. İki denklem birleştirildiğinde cismin ilk fırlatıldığı yükseklik h=80 mh = 80\text{ m} olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Açı ilişkisini kullanarak hız bileşenlerini belirleme.
vy=v0v_y = v_0 eşitliği elde edilir.
Yatay atış hareketinde cismin ivmesi yer çekimi ivmesi (gg) olup düşey doğrultudadır. Hız vektör��nün ivme vektörü ile yaptığı açının 4545^\circ olması, hızın yatay ve düşey bileşenlerinin büyüklükçe birbirine eşit olduğunu gösterir.
2
Düşeyde ilk aralıkta alınan yolu ifade etme.
y1=v0220y_1 = \frac{v_0^2}{20} ve h=v0220+35h = \frac{v_0^2}{20} + 35 denklemleri kurulur.
Düşeydeki serbest düşme hareketi için zamansız hız formülü vy2=2gy1v_y^2 = 2gy_1 uygulanır. Cismin yerden yüksekliği 35 m35\text{ m} olduğuna göre ilk fırlatılma yüksekliği h=y1+35h = y_1 + 35 olur.
3
Yere çarpma hızı için kinetik denklem yazma.
2500=v02+20h2500 = v_0^2 + 20h denklemi kurulur.
Yere çarpma hızının büyüklüğü vyer=50 m/sv_{yer} = 50\text{ m/s} olduğundan, toplam mekanik enerjinin korunumu veya yatay-düşey hızların kareleri toplamı yardımıyla vyer2=v02+2ghv_{yer}^2 = v_0^2 + 2gh eşitliği yazılır.
4
Denklem sistemini çözerek hh değerini hesaplama.
h=80 mh = 80\text{ m} bulunur.
v02=20(h35)v_0^2 = 20(h - 35) ifadesi 2500=v02+20h2500 = v_0^2 + 20h denkleminde yerine konularak tek bilinmeyenli denklem çözülür.

Anahtar Kavram

Yatay atış hareketinde yatay ve düşey doğrultudaki hareketlerin birbirinden bağımsız olması ve vektörel hız-ivme ilişkileri.

Alternatif Yöntem

Soruyu zamana bağlı denklemlerle çözmek de mümkündür. Hız bileşenlerinin eşitlendiği an t1t_1 olsun. Bu durumda vy1=gt1=10t1v_{y1} = g t_1 = 10 t_1 olur. Düşeyde alınan yol y1=5t12y_1 = 5 t_1^2 olup h=5t12+35h = 5 t_1^2 + 35 yazılır. Yere düşme süresi tut_u olsun. Düşey hız vyer,y=10tuv_{yer,y} = 10 t_u olur. Yere çarpma hızından 502=v02+(10tu)250^2 = v_0^2 + (10 t_u)^2 yazılır. Burada v0=10t1v_0 = 10 t_1 olduğundan 2500=100t12+100tu2    t12+tu2=252500 = 100 t_1^2 + 100 t_u^2 \implies t_1^2 + t_u^2 = 25 bulunur. Ayrıca serbest düşme mesafesi h=5tu2h = 5 t_u^2 olduğundan 5tu2=5t12+35    tu2t12=75 t_u^2 = 5 t_1^2 + 35 \implies t_u^2 - t_1^2 = 7 elde edilir. Bu iki zaman denklemi taraf tarafa toplanırsa 2tu2=32    tu2=162 t_u^2 = 32 \implies t_u^2 = 16 bulunur. Buradan h=5tu2=516=80 mh = 5 t_u^2 = 5 \cdot 16 = 80\text{ m} sonucuna ulaşılır.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 704Soru

Bir tarım araştırma istasyonunda, iki farklı toprak türüne ekilen AA ve BB bitki tohumlarının çimlenme olasılıkları sırasıyla 38\frac{3}{8} ve pp olarak belirlenmiştir. Bu tohumların çimlenme durumları birbirinden bağımsız olaylardır. Yapılan gözlem sonucunda bu tohumlardan en az birinin çimlendiği bilindiğine göre, her ikisinin de çimlenmiş olma olasılığı 14\frac{1}{4}'tür. Buna göre, BB tohumunun çimlenme olasılığı olan pp değeri en sade şekilde ab\frac{a}{b} rasyonel sayısı olarak yazıldığında a+ba + b toplamı kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 10

Cevap

Aranan toplamın değeri 10'dur.
Verilen bağımsız olayların kesişim olasılığı P(AB)=3p8P(A \cap B) = \frac{3p}{8} ve birleşim olasılığı P(AB)=3+5p8P(A \cup B) = \frac{3 + 5p}{8} olarak hesaplanır. 'En az birinin çimlendiği bilindiğine göre her ikisinin de çimlenmiş olması' koşullu olasılığı P(AB)P(AB)=3p3+5p\frac{P(A \cap B)}{P(A \cup B)} = \frac{3p}{3+5p} oranına eşittir. Bu oran 14\frac{1}{4}'e eşitlendiğinde p=37p = \frac{3}{7} bulunur. En sade haldeki bu kesrin pay ve paydasının toplamı 3+7=103 + 7 = 10 yapmaktadır.

Adım Adım Çözüm

1
A ve B olaylarının bağımsızlığı kullanılarak kesişim ve birleşim olasılıkları pp cinsinden ifade edilir.
P(AB)=3p8P(A \cap B) = \frac{3p}{8} ve P(AB)=3+5p8P(A \cup B) = \frac{3 + 5p}{8}
Bağımsız olaylarda kesişim olasılığı P(AB)=P(A)P(B)P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B) formülüyle, birleşim olasılığı ise P(AB)=P(A)+P(B)P(AB)P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B) formülüyle hesaplanır.
2
Koşullu olasılık tanımı uygulanır.
P(ABAB)=P(AB)P(AB)=3p3+5p=14P(A \cap B \mid A \cup B) = \frac{P(A \cap B)}{P(A \cup B)} = \frac{3p}{3 + 5p} = \frac{1}{4}
Tohumlardan en az birinin çimlendiği bilindiğine göre her ikisinin de çimlenmiş olma olasılığı, kesişim olasılığının birleşim olasılığına oranıyla bulunur.
3
Elde edilen denklem çözülerek pp değeri ve ardından a+ba + b toplamı hesaplanır.
p=37p = \frac{3}{7} ve buradan a+b=3+7=10a + b = 3 + 7 = 10
3p3+5p=14\frac{3p}{3 + 5p} = \frac{1}{4} denkleminde içler dışlar çarpımı yapıldığında 12p=3+5p    7p=3    p=3712p = 3 + 5p \implies 7p = 3 \implies p = \frac{3}{7} elde edilir. 3 ve 7 sayıları aralarında asal olduğundan en sade biçimdeki kesrin payı a=3a = 3, paydası b=7b = 7 alınarak toplamları 10 bulunur.

Anahtar Kavram

Bağımsız olayların kesişim ve birleşim olasılıklarının koşullu olasılık formülünde yerine yazılması.
Soru 705Soru

Sürtünmesiz yatay bir düzlemde 6 m/s6\text{ m/s} sabit hızla hareket etmekte olan 3 kg3\text{ kg} kütleli bir cisim, kendisiyle aynı yönde 2 m/s2\text{ m/s} sabit hızla ilerleyen 1 kg1\text{ kg} kütleli başka bir cisme arkadan çarparak kenetlenmektedir. Buna göre, çarpışma sürecinde cisimlerin birbirine uyguladığı itmenin büyüklüğü kaç Ns\text{N}\cdot\text{s}'dir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 3

Cevap

Çarpışma sürecinde cisimlerin birbirine uyguladığı itmenin büyüklüğü 3 Ns3\text{ N}\cdot\text{s}'dir.
Sürtünmesiz yatay düzlemde gerçekleşen çarpışmada dış kuvvet olmadığı için çizgisel momentum korunur. Çarpışma öncesi toplam momentum 20 kgm/s20\text{ kg}\cdot\text{m/s}'dir. Kenetlenme sonrası toplam kütle 4 kg4\text{ kg} olduğundan ortak hızları 5 m/s5\text{ m/s} olur. 1 kg1\text{ kg} kütleli cismin çizgisel momentum değişimi ΔP=1 kg(5 m/s2 m/s)=3 Ns\Delta P = 1\text{ kg} \cdot (5\text{ m/s} - 2\text{ m/s}) = 3\text{ N}\cdot\text{s}'dir. İtme momentum değişime eşit olduğundan cisimlerin birbirine uyguladığı itmenin büyüklüğü 3 Ns3\text{ N}\cdot\text{s} olur.

Adım Adım Çözüm

1
Çarpışma öncesi sistemin toplam çizgisel momentumunu hesaplayınız.
Pilk=m1v1+m2v2=(3 kg6 m/s)+(1 kg2 m/s)=20 kgm/sP_{\text{ilk}} = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 = (3\text{ kg} \cdot 6\text{ m/s}) + (1\text{ kg} \cdot 2\text{ m/s}) = 20\text{ kg}\cdot\text{m/s}
Dış kuvvetlerin sıfır olduğu durumlarda sistemin toplam çizgisel momentumu korunacağı için çarpışma öncesindeki toplam momentum değerinin bilinmesi gerekir.
2
Çizgisel momentumun korunumu yasasını uygulayarak cisimlerin kenetlenme sonrasındaki ortak hızını bulunuz.
Pilk=PsonPilk=(m1+m2)vort20 kgm/s=(3 kg+1 kg)vortvort=5 m/sP_{\text{ilk}} = P_{\text{son}} \Rightarrow P_{\text{ilk}} = (m_1 + m_2) \cdot v_{\text{ort}} \Rightarrow 20\text{ kg}\cdot\text{m/s} = (3\text{ kg} + 1\text{ kg}) \cdot v_{\text{ort}} \Rightarrow v_{\text{ort}} = 5\text{ m/s}
Çarpışma esnasında net dış kuvvet etki etmediği için ilk momentum son momentuma eşit olmalıdır. Kenetlenen cisimler birlikte hareket ettiğinden toplam kütle kullanılır.
3
Cisimlerden birini seçerek momentumundaki değişimi, yani uygulanan itmenin büyüklüğünü hesaplayınız.
I=ΔP2=m2(vortv2)=1 kg(5 m/s2 m/s)=3 NsI = \Delta P_2 = m_2 \cdot (v_{\text{ort}} - v_2) = 1\text{ kg} \cdot (5\text{ m/s} - 2\text{ m/s}) = 3\text{ N}\cdot\text{s}
Bir cisme uygulanan itme, o cismin çizgisel momentumundaki değişime eşittir (I=ΔPI = \Delta P).

Anahtar Kavram

Çarpışmalarda çizgisel momentumun korunumu ve itme-momentum değişimi ilişkisi
Soru 706Soru

Hava sürtünmesinin önemsenmediği bir ortamda, düşey bir duvarın önündeki KK noktasından yatay doğrultuyla 5353^\circ açı yapacak biçimde v0=25 m/sv_0 = 25\text{ m/s} büyüklüğündeki ilk hızla eğik olarak fırlatılan bir cisim, duvara dik olarak çarpmaktadır. Buna göre, cismin fırlatıldığı KK noktasının duvara olan yatay uzaklığı kaç metredir?

(g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2; sin(53)=0,8\sin(53^\circ) = 0,8; cos(53)=0,6\cos(53^\circ) = 0,6 alınız.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 30

Cevap

Cismin fırlatıldığı noktanın duvara olan yatay uzaklığı 30 metredir.
Cismin duvara dik olarak çarpması, düşey hızının sıfıra ulaştığı an olan tepe noktasında duvara çarptığını gösterir. 20 m/s başlangıç düşey hızıyla tepe noktasına 2 saniyede ulaşılır. Yataydaki sabit 15 m/s hızla bu sürede 30 metre yol alınır.

Adım Adım Çözüm

1
İlk hızın yatay ve düşey bileşenlerini hesaplama
v_{0x} = 15 m/s ve v_{0y} = 20 m/s
Hareketi yatay ve düşey bileşenlerine ayırarak bağımsız analiz etmek için trigonometrik oranlar kullanılır.
2
Tepe noktasına ulaşma süresini belirleme
t = 2 s
Duvara dik çarpma gerçekleştiği için düşey hız bileşeni sıfıra ulaşmıştır, bu da cismin tepe noktasına geldiğini gösterir.
3
Yatay yer değiştirmeyi hesaplama
d = 30 m
Yatay doğrultuda net kuvvet etki etmediğinden cisim yatayda sabit hızlı hareket yapar.

Anahtar Kavram

İki Boyutta Hareket
Soru 707Soru

Hava sürtünmesinin önemsiz olduğu bir ortamda, yüksek bir tepenin kenarından yatay v0v_0 hızıyla fırlatılan bir cismin, hareketinin 3.3\text{.} saniyesindeki hız vektörü ile ivme vektörü arasındaki açı 4545^\circ olmaktadır. Cisim fırlatıldıktan 4 s4\text{ s} sonra yere çarptığına göre, cismin fırlatıldığı tepenin yerden yüksekliği hh kaç metredir? (Yer çekimi ivmesini g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 alınız.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 80

Cevap

Cismin fırlatıldığı tepenin yerden yüksekli��i 80 metredir.
Cismin düşey doğrultudaki hareketi serbest düşme olup, yüksekliği belirleyen tek unsur uçuş süresidir. 4 s4\text{ s} süren uçuşta düşeyde alınan yol h=12gt2=12×10×42=80 mh = \frac{1}{2} g t^2 = \frac{1}{2} \times 10 \times 4^2 = 80\text{ m} olarak hesaplanır. Hız ve ivme arasındaki 4545^\circ açı ilişkisi yatay hızın büyüklüğünü bulmamızı sağlasa da, yükseklik hesabı doğrudan düşey hareket süresi üzerinden yapılabilir.

Adım Adım Çözüm

1
Yer çekimi ivmesinin ve hız bileşenlerinin yönleri belirlenir.
Yer çekimi ivmesi düşey doğrultuda aşağı yönlüdür. Hız vektörü ile ivme vektörü arasındaki açının 4545^\circ olması, yatay hız bileşeninin büyüklüğünün düşey hız bileşeninin büyüklüğüne eşit olmasını gerektirir.
Yatay ve düşey doğrultular birbirine dik olduğundan, bileşke vektörün düşeyle 4545^\circ açı yapması ancak bileşenlerin eşitliğiyle mümkündür.
2
3.3\text{.} saniyedeki hız bileşenleri hesaplanır.
vy=gt=10×3=30 m/sv_y = g \cdot t = 10 \times 3 = 30\text{ m/s} ve bu anda vx=vyv_x = v_y olduğundan yatay hız v0=30 m/sv_0 = 30\text{ m/s} bulunur.
Düşey doğrultudaki hareket serbest düşme olduğundan hız yer çekimi ivmesiyle doğru orantılı artar.
3
Tepenin yüksekliği hesaplanır.
h=12gtyere2=12×10×42=80 mh = \frac{1}{2} g t_{yere}^2 = \frac{1}{2} \times 10 \times 4^2 = 80\text{ m}
Cisim yatay doğrultuda fırlatıldığı için düşeyde ilk hızı sıfırdır ve serbest düşme formülü uygulanır.

Anahtar Kavram

Yatay atış hareketinde cismin yatay hızı zamanla değişmezken, düşeydeki hareketi serbest düşmedir.
Soru 708Soru

Yer çekimi ivmesinin g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 kabul edildiği ve sürtünmelerin ihmal edildiği bir ortamda, 45 m45\text{ m} yükseklikteki bir uçurumun kenarından yatay v0v_0 hızıyla fırlatılan bir cisim, uçurumdan yatay doğrultuda 60 m60\text{ m} uzaklıkta bulunan 25 m25\text{ m} yüksekliğindeki düşey bir duvarın üst ucuna teğet geçerek hareketine devam etmektedir. Buna göre, cismin fırlatılma hızı v0v_0 kaç m/s\text{m/s}'dir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 30

Cevap

Cismin ilk fırlatılma hızı 30 m/s30\text{ m/s}'dir.
Cismin kule tepesinden (45 m45\text{ m}) duvarın üst ucuna (25 m25\text{ m}) gelene kadar yaptığı düşey yer değiştirme 4525=20 m45 - 25 = 20\text{ m}'dir. Düşeyde serbest düşme hareketi gerçekleştiği için h=12gt2h = \frac{1}{2}gt^2 bağıntısından 20=5t2    t=2 s20 = 5t^2 \implies t = 2\text{ s} bulunur. Yatay doğrultuda cisim sabit hızlı hareket yapacağından x=v0tx = v_0 t bağıntısı kullanılarak 60=v0×2    v0=30 m/s60 = v_0 \times 2 \implies v_0 = 30\text{ m/s} sonucuna ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
Cismin uçurumun kenarından duvarın üst ucuna ulaşana kadar düşey doğrultuda yaptığı yer değiştirmeyi hesaplamak.
Δy=20 m\Delta y = 20\text{ m}
Cismin serbest düşme yaptığı mesafeyi bularak hareket süresini hesaplamada kullanmak.
2
Serbest düşme formülüyle hareket süresini hesaplamak.
t=2 st = 2\text{ s}
Yatay atılan cisimlerin düşeydeki hareketi, ilk hızı sıfır olan serbest düşme hareketiyle aynıdır.
3
Yatay doğrultudaki sabit hızlı hareket formülünü kullanarak yatay hızı hesaplamak.
v0=30 m/sv_0 = 30\text{ m/s}
Sürtünmesiz ortamda yatayda net kuvvet sıfır olduğundan cisim yatay doğrultuda sabit hızlı hareket yapar.

Anahtar Kavram

Yatay atış hareketinde düşey doğrultudaki hareketin serbest düşme, yatay doğrultudaki hareketin ise sabit hızlı hareket olarak bağımsız şekilde incelenmesi.

Alternatif Yöntem

Yatay atış hareketinde süreyi bulmadan yatay ve düşey hareket oranları kullanılarak Δyx=12gt2v0t=gt2v0\frac{\Delta y}{x} = \frac{\frac{1}{2}gt^2}{v_0 t} = \frac{gt}{2v_0} bağıntısı üzerinden de işlem yapılabilir.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 709Soru

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 45

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

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

Anahtar Kavram

Elektriksel potansiyel skaler bir büyüklüktür ve elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, elektriksel potansiyel enerji değişimine eşittir.
Soru 710Soru

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

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 37

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

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

Anahtar Kavram

İki Boyutta Hareket - Yatay Hızlı Araçtan Atılan Cismin Hareketi ve Vektörel Hız-İvme İlişkisi
Soru 711Soru

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 12

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

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

Anahtar Kavram

Manyetik alanda hareket ettirilen iletken telin uçları arasında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti (emk) ve mekanik hareketin entegrasyonu.
Tahmini Süre:2m 30s
Soru 712Soru

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 4

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

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

Anahtar Kavram

Düşey düzlemde dairesel hareket yapan cisimler için en üst noktada merkezcil kuvvet, yerçekimi kuvveti ile yüzey tepki kuvvetinin toplamına eşittir.
Soru 713Soru

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 45

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

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

Anahtar Kavram

Balona göre fırlatılan cisimlerin eğik atış hareketi ve bağıl hız prensipleri
Soru 714Soru

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

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: -1

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

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

Anahtar Kavram

Elektriksel potansiyel skaler bir büyüklüktür ve elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş, taşınan yük ile potansiyel farkının çarpımına eşittir (W=qΔVW = q \cdot \Delta V).
Soru 715Soru

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

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 6

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

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

Anahtar Kavram

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

İpuçları

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

Alternatif Yöntem

Alternatif olarak, çizgisel momentum ilişkisini kullanabilirsiniz: E=P22mE = \frac{P^2}{2m} ve F=P2mrF = \frac{P^2}{mr} bağıntılarından F=2ErF = \frac{2E}{r} ilişkisine doğrudan ulaşılabilir.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 716Soru

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

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 4

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

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

Anahtar Kavram

Elektriksel potansiyel farkı ve elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş
Soru 717Soru

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 5

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

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

Anahtar Kavram

Faraday İndüksiyon Yasası ve Manyetik Akı Değişimi
Soru 718Soru

Belirli bir sıcaklıkta gerçekleşen,

2CO2(g)2CO(g)+O2(g)2CO_2(g) \rightleftharpoons 2CO(g) + O_2(g)

tepkimesinin derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) 0040{}04 olarak belirlenmiştir.

Buna göre, aynı sıcaklıkta gerçekleşen,

CO(g)+12O2(g)CO2(g)CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightleftharpoons CO_2(g)

tepkimesinin denge sabiti (KcK_c) kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 5

Cevap

Tepkimenin aynı sıcaklıktaki denge sabiti (KcK_c) 5'tir.
Verilen ilk tepkime ters çevrildiğinde denge sabiti 1/004=251 / 0{}04 = 25 olur. Tepkimenin katsayıları 12\frac{1}{2} ile çarpıldığında ise denge sabitinin karekökü alınır. Buradan 25=5\sqrt{25} = 5 elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Net tepkimeyi elde edebilmek için verilen ilk tepkimeyi ters çeviririz.
2CO(g)+O2(g)2CO2(g)2CO(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2CO_2(g) tepkimesinin denge sabiti Kc1=1004=25K_{c1} = \frac{1}{0{}04} = 25 olur.
Bir denge tepkimesi ters çevrildiğinde, yeni denge sabiti ilk denge sabitinin çarpmaya göre tersi (1/Kc1/K_c) alınarak bulunur.
2
Ters çevrilen tepkimenin katsayılarını 12\frac{1}{2} ile çarparız.
CO(g)+12O2(g)CO2(g)CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightleftharpoons CO_2(g) tepkimesinin denge sabiti Kc2=251/2=25=5K_{c2} = 25^{1/2} = \sqrt{25} = 5 olur.
Bir denge tepkimesinin katsayıları bir nn sayısı ile çarpıldığında, yeni denge sabiti eski denge sabitinin nn. kuvveti (KcnK_c^n) alınarak bulunur.

Anahtar Kavram

Bir denge tepkimesinin denklemi ters çevrildiğinde denge sabitinin çarpmaya göre tersi alınır; tepkime katsayıları bir sayı ile çarpıldığında ise bu sayı denge sabitine üs olarak yazılır.
Soru 719Soru

Öz-indüksiyon katsayısı L=0,5 HL = 0,5\text{ H} olan bir bobin, iç direnci önemsiz bir üreteç, bir anahtar ve bir reosta kullanılarak şekildeki elektrik devresi kurulmuştur. Devreden geçen akım, reostanın sürgüsü hareket ettirilerek 0,2 saniye0,2\text{ saniye} içerisinde sabit bir hızla 8 A8\text{ A}'den 4 A4\text{ A}'e düşürülmektedir. Buna göre, bu süre zarfında bobinde oluşan öz-indüksiyon elektromotor kuvvetinin (emk) büyüklüğü kaç volt (VV) olur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 10

Cevap

Bobinde oluşan öz-indüksiyon elektromotor kuvvetinin büyüklüğü 10 V'tur.
Öz-indüksiyon emk'sinin büyüklüğü \varepsilon = L \cdot \left|\frac{\Delta i}{\Delta t}\right| formülü ile hesaplanır. Değerler formülde yerine yazıldığında \varepsilon = 0,5 \cdot \frac{4}{0,2} = 10\text{ V} olarak elde edilir. Bu durum azalan akıma karşı sistemin oluşturduğu tepkiyi gösterir.

Adım Adım Çözüm

1
Akımdaki değişim miktarının belirlenmesi
\Delta i = -4\text{ A}
Öz-indüksiyon emk'sinin hesaplanabilmesi için akımın zamana ba��lı değişim miktarının bulunması gerekir.
2
Öz-indüksiyon elektromotor kuvvetinin hesaplanması
\varepsilon = 10\text{ V}
Değerler Faraday'ın öz-indüksiyon emk formülünde yerine yazılarak emk büyüklüğü bulunur.

Anahtar Kavram

Öz-indüksiyon elektromotor kuvveti
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 720Soru

Sürtünmesiz yatay düzlemde, sayfa düzlemine dik ve içeri doğru yönelmiş düzgün 2 T2\text{ T} büyüklüğündeki manyetik alan içerisine, aralarındaki uzaklık 50 cm50\text{ cm} olan birbirine paralel iki iletken ray yerleştirilmiştir. Rayların bir ucu 5 Ω5\ \Omega'luk bir dirençle kapatılarak bir devre oluşturulmuştur. Raylar üzerinde bulunan iletken bir çubuk, raylara paralel doğrultuda 10 m/s10\text{ m/s} sabit hızla çekilmektedir.

Rayların ve çubuğun elektriksel direnci önemsiz olduğuna göre, çubuğun bu sabit hızla hareketine devam edebilmesi için çubuğa uygulanması gereken dış kuvvetin büyüklüğü kaç N\text{N} olmalıdır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 2

Cevap

Çubuğun sabit hızla hareketine devam edebilmesi için uygulanması gereken dış kuvvetin büyüklüğü 2 N2\text{ N} olmalıdır.
Çubuk 10 m/s10\text{ m/s} sabit hızla çekildiğinde, uçları arasında oluşan indüksiyon EMK'si ε=Bv=20,510=10 V\varepsilon = B \cdot \ell \cdot v = 2 \cdot 0,5 \cdot 10 = 10\text{ V} olur. Bu EMK altında devreden geçen indüksiyon akımı I=εR=105=2 AI = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{10}{5} = 2\text{ A} olarak bulunur. Manyetik alan içindeki bu çubuğa etki eden manyetik kuvvet FB=BI=220,5=2 NF_B = B \cdot I \cdot \ell = 2 \cdot 2 \cdot 0,5 = 2\text{ N} olur ve bu kuvvet hareket yönüne zıttır. Çubuğun sabit hızla (ivmesiz) hareket edebilmesi için net kuvvetin sıfır olması gerektiğinden, uygulanması gereken dış kuvvetin büyüklüğü de manyetik kuvvete eşit, yani 2 N2\text{ N} olmalıdır.

Adım Adım Çözüm

1
Çubuğun uçları arasında indüklenen elektromotor kuvvetini (EMK) hesaplayın.
ε=10 V\varepsilon = 10\text{ V}
Manyetik alanda hareket eden iletken çubuğun uçları arasında ε=Bv\varepsilon = B \cdot \ell \cdot v bağıntısına göre indüksiyon EMK'si oluşur.
2
Oluşan indüksiyon akımının şiddetini hesaplayın.
I=2 AI = 2\text{ A}
Ohm Yasası (I=εRI = \frac{\varepsilon}{R}) kullanılarak devreden geçen akım bulunur.
3
Akım geçen çubuğa etki eden manyetik kuvveti bulun.
FB=2 NF_B = 2\text{ N}
Manyetik alan içindeki akım taşıyan tele etki eden kuvvet FB=BIF_B = B \cdot I \cdot \ell formülüyle hesaplanır.
4
Sabit hızlı hareket için gerekli olan dış kuvveti belirleyin.
Fdıs\c=2 NF_{dış} = 2\text{ N}
Newton'ın Birinci Hareket Yasası'na göre, bir cismin sabit hızla hareket edebilmesi için üzerindeki net kuvvet sıfır olmalıdır (Fdıs\c=FBF_{dış} = F_B).

Anahtar Kavram

İletken tellerin manyetik alandaki hareketiyle oluşan indüksiyon EMK'si, Ohm Yasası ile akım hesabı ve akım geçen tellere uygulanan manyetik kuvvetin Newton mekaniği ilkeleriyle dengelenmesi.
ÖncekiSayfa 36 / 43Sonraki
Tüm alıştırma soruları — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin