Page 19 - Fizik 11 | Kazanım Kavrama Etkinlikleri

9 FİZİK 12

2. ÜNİTE : BASİT HARMONİK HAREKET > 2.1. Basit Harmonik Hareket
Kavram : Yay Sarkacı
Genel Beceriler : Eleştirel Düşünme Becerisi
Alan Becerileri : Çıkarım Yapma Becerisi

Çalışmanın Adı KUVVET İLE UZAMAK 20 dk.
Çalışmanın Amacı Yay sarkacının periyodunun bağlı olduğu değişkenleri açıklayabilme.

Yönerge: Aşağıdaki metinden yararlanarak soruları cevaplayınız.

Bir yaya uygulanan kuvvet ile esneme miktarı arasındaki ilişki ilk olarak
1678’de İngiliz bilim adamı Robert Hooke (Rabırt Huk) tarafından keş­
fedildi. Hooke Yasası olarak bilinen bu keşif yayın uzama miktarının, yayı
çeken kuvvet büyüklüğünün orantılı olmasını açıklar. Yay, üzeri ne bir
kuvvet uygulandığında denge konumundan uygulanan kuvvetle orantılı
olarak uzar. Eğer yay denge noktasından bir miktar çekilirse yay üzerin-
de biriken potansiyel enerji sayesinde yay, uygulanan kuv vete ters yönde
bir kuvvet uygular.
Sabit noktaya asılmış denge durumunda olan yaya bir kütle asıldığın da
yay, kütleye etkiyen yer çekimi kuvveti nedeniyle uzar (Şekil 1). Yay, bu
gerilmeye karşı yukarıya doğru bir kuvvet uygulayarak yanıt verir. Bu du-
rumda yay belirli bir süre kütleye ve yay sabitine bağlı olarak bir titreşim
hareketi yapar. Uzama miktarı yayın esnekliğine bağlı olarak değişir ve
bu esneklik katsayı ya da yay sabitidir. Şekil 1: Bir yaya bağlı kütle
Esneklik katsayısının büyük olması böyle bir yayda küçük bir yer değiştirmeyi sağlamak için büyük
miktarda kuvvet gerekeceği anlamına gelir. Eğer özdeş yaylar uç uca bağlanırsa uzama miktarı her iki
yayın uzama miktarları toplamıdır. Yaylar yan yana eklenir ve her ikisine birden ortak bir kütle bağlanıp
bir titreşim hareketi yaptırılırsa yayların uzama miktarları eşit olur.
Aşağıda Şekil 2’deki gibi yatay konumda ve sürtünmesiz bir ortamda yay ucuna bağlı kütle denge konu-
mundan bir miktar uzak laştırılıp serbest bırakıldığında yayın uyguladığı kuvvet etkisi ile denge noktası
O etrafında bir titre şim hareketi yapar. Şekil 3’te verilen bu hareketin hız­zaman grafiği sinüs dalgası
şeklindedir ve yataydaki zaman ekseninde aynı harfler (K­K, L­L, M­M, N­N, O­O) arasında kalan zaman
sürekli aynı olup bu süre bir tam dalganın oluşması için geçen titreşim süresidir.

K
1
F yay
L
2
F yay
O Yay kuvvet yok.
3 Şekil 3: Yatay konumda denge noktası etrafında titreşim hareketi yapan yay ve
kütle sisteminin hız-zaman grafiği
Denge noktası
M
4
F yay
N
5
F yay
Şekil 2: Yatay konumda denge noktası etrafında
titreşim hareketi yapan yay ve kütle sistemi

16 16