12. Sınıf Fizik 1. Dönem 1. Yazılı

Örnek yazılı · MEB konu-soru dağılım tablosundaki 4. senaryoya göre (8 soru) · Toplam 100 puan

Ad Soyad:Sınıf:No:Puan:

1.Kütlesi 0,5 kg olan bir top, ipe bağlanarak sürtünmesiz yatay bir masa üzerinde 0,5 m yarıçaplı çembersel yörüngede 2 m/s sabit süratle döndürülüyor.

a) Topa etki eden merkezcil kuvvetin büyüklüğünü bulunuz. Bu kuvveti hangi etki sağlamaktadır? (5 puan)
b) Yarıçap aynı kalıp sürat 4 m/s'ye çıkarılırsa merkezcil kuvvet kaç N olur? (4 puan)
c) Sürat 2 m/s kalıp yarıçap 1 m'ye çıkarılırsa merkezcil kuvvet kaç N olur? (3 puan)(12 puan)

2.(g = 10 m/s²)

a) Yarıçapı 40 m olan yatay ve düz bir virajda lastikler ile yol arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,4'tür. Bir otomobilin bu virajı savrulmadan dönebileceği en büyük sürati bulunuz. (6 puan)
b) Yarıçapı 90 m olan eğimli (yola eğim verilmiş) bir virajda sürtünme olmadan 15 m/s süratle güvenli dönüş yapılabilmesi için eğim açısının tanjantı kaç olmalıdır? (5 puan)
c) Bir lunaparktaki düşey çember şeklindeki rayın yarıçapı 10 m'dir. Vagonun çemberin en üst noktasından raydan ayrılmadan geçebilmesi için bu noktadaki en küçük sürati kaç m/s olmalıdır? (5 puan)(16 puan)

3.Bir bisiklet düz bir yolda ilerliyor.

a) Bisikletin gidonu ve kadrosu ile tekerleği hangi tür hareket yapar? Öteleme ve dönme hareketini tanımlayarak açıklayınız. (6 puan)
b) Kendi ekseni etrafında dönen bir tekerleğin merkeze yakın bir noktası ile kenarındaki bir noktasının açısal hızlarını ve çizgisel süratlerini karşılaştırınız. (4 puan)(10 puan)

4.Kütlesi önemsiz, ortasından geçen bir eksen etrafında dönebilen bir çubuğun iki ucuna 2'şer kg kütleli küçük cisimler takılıyor.

a) Cisimler eksene 0,5 m uzaklıktayken sistemin eylemsizlik momentini bulunuz. (4 puan)
b) Cisimler eksene 1 m uzaklığa kaydırılırsa eylemsizlik momenti kaç katına çıkar? (4 puan)
c) Eylemsizlik momentinin neyi ifade ettiğini ve hangi değişkenlere bağlı olduğunu yazınız. (4 puan)(12 puan)

5.Kütleleri 2 kg ve yarıçapları eşit olan dolu bir disk ile ince bir halka, yatay zeminde kaymadan yuvarlanıyor. İkisinin de kütle merkezinin sürati 3 m/s'dir. (Disk için I = ½·m·R², halka için I = m·R²; kaymadan yuvarlanmada ω = v ÷ R)

a) Diskin öteleme kinetik enerjisini, dönme kinetik enerjisini ve toplam kinetik enerjisini bulunuz. (6 puan)
b) Halkanın toplam kinetik enerjisini bulunuz. (4 puan)
c) Aynı eğik düzlemin tepesinden aynı anda serbest bırakılan disk ve halkadan hangisi alta önce ulaşır? Açıklayınız. (4 puan)(14 puan)

6.Kütlesi 0,2 kg olan küçük bir cisim, ipe bağlanarak 0,5 m yarıçaplı yatay bir çember üzerinde 4 m/s sabit süratle döndürülüyor.

a) Cismin dönme eksenine göre açısal momentumunun büyüklüğünü bulunuz. Birimini yazınız. (5 puan)
b) Açısal momentum skaler mi vektörel mi bir niceliktir? Yönü nasıl belirlenir? (4 puan)
c) Açısal momentum ile çizgisel momentum arasındaki ilişkiyi yazınız. (3 puan)(12 puan)

7.Bir buz patencisi kollarını açık tutarak kendi ekseni etrafında 3 rad/s açısal hızla dönüyor. Bu durumda eylemsizlik momenti 4 kg·m²'dir. Patenci kollarını gövdesine çektiğinde eylemsizlik momenti 1,5 kg·m²'ye iniyor. (Buz ile sürtünme önemsiz)

a) Patencinin kollarını çektikten sonraki açısal hızını bulunuz. (5 puan)
b) Patencinin dönme kinetik enerjisi değişir mi? İşlemle gösteriniz ve fark varsa nereden geldiğini açıklayınız. (4 puan)
c) Açısal momentumun korunumuna günlük hayattan farklı bir örnek veriniz. (3 puan)(12 puan)

8.İki cisim arasındaki kütle çekim kuvveti F = G·m₁·m₂ ÷ d² bağıntısıyla hesaplanır.

a) İki cisim arasındaki uzaklık 2 katına çıkarılırsa çekim kuvveti nasıl değişir? (3 puan)
b) Uzaklık değişmeden iki cismin de kütlesi 2 katına çıkarılırsa çekim kuvveti nasıl değişir? (3 puan)
c) Dünya yüzeyinde ağırlığı 600 N olan bir astronot, Dünya yüzeyinden Dünya yarıçapı kadar yüksekteki bir noktaya çıkarsa Dünya'nın ona uyguladığı çekim kuvveti kaç N olur? (6 puan)(12 puan)

oynaogren.tr · MEB ortak yazılı konu-soru dağılım tablosuna göre hazırlanmış özgün örnek sorulardır; okulunuzun sınavı farklı olabilir.

Cevap anahtarı

1. a) F = m·v² ÷ r = 0,5 × 2² ÷ 0,5 = 4 N. Merkezcil kuvveti ipteki gerilme kuvveti sağlar; yönü her an çemberin merkezine doğrudur.
b) F = 0,5 × 4² ÷ 0,5 = 16 N. (Sürat 2 katına çıkınca kuvvet 4 katına çıkar.)
c) F = 0,5 × 2² ÷ 1 = 2 N. (Yarıçap 2 katına çıkınca kuvvet yarıya iner.)

Puanlama: a) Bağıntı 1 puan, sonuç 2 puan, ip gerilmesi ve merkeze yönelme 2 puan. b) 4 puan. c) 3 puan. Oranla çözüm de tam puan alır.

2. a) Merkezcil kuvveti statik sürtünme kuvveti sağlar: m·v² ÷ r ≤ k·m·g → v(en büyük) = √(k·g·r) = √(0,4 × 10 × 40) = √160 ≈ 12,6 m/s.
b) Sürtünmesiz eğimli virajda merkezcil kuvveti normal kuvvetin yatay bileşeni sağlar: tan θ = v² ÷ (r·g) = 15² ÷ (90 × 10) = 225 ÷ 900 = 0,25.
c) En üst noktada en küçük süratte merkezcil kuvveti yalnız ağırlık sağlar (rayın tepkisi sıfır): m·g = m·v² ÷ r → v = √(g·r) = √(10 × 10) = 10 m/s.

Puanlama: a) Sürtünmenin merkezcil kuvveti sağladığı 2 puan, bağıntı 2 puan, sonuç 2 puan (√160 ya da 4√10 bırakılması tam puan). b) Bağıntı 3 puan, sonuç 2 puan. c) Ağırlığın merkezcil kuvvete eşitlenmesi 3 puan, sonuç 2 puan.

3. a) Öteleme hareketinde cismin bütün noktaları aynı anda aynı yer değiştirmeyi yapar; cisim yönelimini korur. Dönme hareketinde cismin noktaları bir eksen etrafında çembersel yörüngeler çizer. Kadro ve gidon (birlikte) öteleme hareketi yapar. Tekerlek hem kendi ekseni etrafında döner hem de bisikletle birlikte ilerler; yani dönerek öteleme hareketi yapar.
b) Bütün noktalar aynı sürede bir tur attığı için açısal hızları eşittir. Çizgisel sürat v = ω·r olduğundan kenardaki noktanın çizgisel sürati daha büyüktür.

Puanlama: a) Öteleme tanımı 2 puan, dönme tanımı 2 puan, kadro ve tekerleğin hareketi 2 puan. b) Açısal hız 2 puan, çizgisel sürat 2 puan.

4. a) Noktasal cisimler için I = Σ m·r² = 2 × 0,5² + 2 × 0,5² = 0,5 + 0,5 = 1 kg·m².
b) I = 2 × 1² + 2 × 1² = 4 kg·m². Uzaklık 2 katına çıkınca eylemsizlik momenti 4 katına çıkar.
c) Eylemsizlik momenti, bir cismin dönme hareketindeki değişikliğe karşı gösterdiği direncin ölçüsüdür (öteleme hareketindeki kütlenin karşılığıdır). Cismin kütlesine, kütlenin dönme eksenine göre nasıl dağıldığına (eksene uzaklığına) ve dönme ekseninin konumuna bağlıdır.

Puanlama: a) Bağıntı 2 puan, sonuç ve birim 2 puan. b) 4 puan. c) Tanım 2 puan, bağlı olduğu değişkenler 2 puan.

5. a) Öteleme: ½·m·v² = ½ × 2 × 3² = 9 J.
Dönme: ½·I·ω² = ½ × (½·m·R²) × (v ÷ R)² = ¼·m·v² = ¼ × 2 × 9 = 4,5 J.
Toplam: 9 + 4,5 = 13,5 J.
b) Öteleme: 9 J. Dönme: ½ × (m·R²) × (v ÷ R)² = ½·m·v² = 9 J. Toplam: 18 J.
c) Disk önce ulaşır. Aşağı inerken kazanılan enerjinin bir kısmı öteleme, bir kısmı dönme kinetik enerjisine dönüşür. Halkanın eylemsizlik momenti daha büyük olduğu için enerjinin daha büyük kısmı dönmeye gider; öteleme sürati daha küçük kalır. Diskin öteleme sürati daha büyük olur.

Puanlama: a) Her enerji 2 puan. b) Dönme enerjisi 2 puan, toplam 2 puan. c) Disk 1 puan, enerji paylaşımı ve eylemsizlik momenti gerekçesi 3 puan.

6. a) L = m·v·r = 0,2 × 4 × 0,5 = 0,4 kg·m²/s.
(Ya da I = m·r² = 0,05 kg·m², ω = v ÷ r = 8 rad/s, L = I·ω = 0,4 kg·m²/s.)
b) Vektörel bir niceliktir. Yönü sağ el kuralıyla bulunur: sağ elin dört parmağı dönme yönünde kıvrıldığında başparmak açısal momentumun yönünü gösterir; yön dönme ekseni boyuncadır.
c) Noktasal bir cisim için açısal momentumun büyüklüğü, çizgisel momentum (p = m·v) ile dönme eksenine olan dik uzaklığın çarpımıdır: L = p·r.

Puanlama: a) Bağıntı 2 puan, sonuç 2 puan, birim 1 puan. b) Vektörel 2 puan, sağ el kuralı 2 puan. c) 3 puan.

7. a) Dış tork olmadığı için açısal momentum korunur: I₁·ω₁ = I₂·ω₂ → 4 × 3 = 1,5 × ω₂ → ω₂ = 12 ÷ 1,5 = 8 rad/s.
b) Önce: ½ × 4 × 3² = 18 J. Sonra: ½ × 1,5 × 8² = 48 J. Kinetik enerji artmıştır (açısal momentum korunurken kinetik enerji korunmaz). Artış, patencinin kollarını içeri çekerken kaslarının yaptığı işten gelir.
c) Örnekler: dalgıcın ya da cimnastikçinin havada vücudunu toplayarak daha hızlı takla atması, döner sandalyede kollarını açıp kapatan kişinin dönme hızının değişmesi, kedinin düşerken vücudunu döndürmesi.

Puanlama: a) Korunum bağıntısı 3 puan, sonuç 2 puan. b) İki enerji hesabı 2 puan, kas işi açıklaması 2 puan. c) 3 puan.

8. a) Kuvvet uzaklığın karesiyle ters orantılıdır: F' = F ÷ 2² = F ÷ 4. Kuvvet 4'te 1'ine iner.
b) F' = G·(2m₁)·(2m₂) ÷ d² = 4F. Kuvvet 4 katına çıkar.
c) Yüzeyde Dünya'nın merkezine uzaklık R'dir. Yüzeyden R yükseklikte uzaklık R + R = 2R olur. Uzaklık 2 katına çıktığı için kuvvet 4'te 1'ine iner: 600 ÷ 4 = 150 N.

Puanlama: a) 3 puan. b) 3 puan. c) Uzaklığın merkezden 2R olduğunun belirtilmesi 3 puan, sonuç 3 puan. Uzaklığı R alıp 600 N bulan öğrenciye puan verilmez; uzaklığı 2R yerine başka bir değer alıp ters kare ilişkisini doğru kuran öğrenciye yalnız 2 puan verilir.