Page 32 - Fen Lisesi Fizik 11 | 1.Ünite

1. ÜNİTE KUVVET VE HAREKET

Sarmal yaylar; üzerine kuvvet uygulandığında boyları değişen, kuv-
vet ortadan kalktığında eski şeklini alan, esneklik özelliği kazandırıl-
mış nesnelerdir.
- O +
Sürtünmesiz ortamda bir ucunda katı cisim bulunan Şekil 1.89’daki Şekil 1.89: Denge durumundaki
sarmal yayın diğer ucu da sabitlenmiştir. Herhangi bir kuvvet uygu- yay
lanmadığında yay dengede durarak normal boyunu korur.

Denge durumundaki yaya Şekil 1.90’da verildiği gibi (−) yönde F F yay
F
kuvveti uygulandığında yay sıkışarak kuvvet yönünde x- kadar sıkış-
maktadır. Yay bu durumda da dengede ise yay tarafından F ye zıt O
yönde F tepki kuvveti oluşur. −X
y ay
Şekil 1.90: (-) yönde yaya uygula-
Şekil 1.91’de verildiği gibi F kuvveti (+)yönde uygulandığında ise nan F kuvveti
yay uzayarak kuvvet yönünde x kadar uzar. Denge sağlanması için
oluşan F kuvveti yine F ile eşit büyüklükte ve zıt yöndedir. F yay
y ay F
Her defasında yay üzerinde F ye eşit ve zıt yönde oluşan F kuv-
y ay
vetine, yayı denge durumuna getirmeye çalıştığı için
O
geri çağrıcı kuvvet adı verilir. +X
Şekil 1.91: (+) yönde yaya uygula-
nan F kuvveti
Sarmal yayların üzerine uygulanan kuvvete göre boylarındaki değişi-
mi inceleyen bilim insanı Robert Hooke (Rabırt Hok), F , F ve x
y ay
arasında

F =- F = kx$ eşitliğini elde etmiştir. Eşitlikteki;
yay F
F
x: sarmal yayın boyundaki değişme miktarı olup SI’daki birimi m, yay
k: yay sabiti olup SI daki birimi N/m’dir.

Hooke kanununa göre yaya uygulanan F kuvveti ile yayın boyun- a
O X x
daki değişme miktarı x doğru orantılı olduğundan (F-x) grafiği Şekil
1.92’de verildiği gibi elde edilir. Şekil 1.92: (F-x) grafiği

(F-x) grafiğinin eğiminde birim analizi yapıldığında

F
tan a = olduğundan eğimin yay sabiti k ya eşit olduğu görülür. Grafiğin altında kalan alan ise F kuvveti
x
sarmal yayın boyunu x kadar değiştirdiğinde yaptığı işe eşit olacağından
Fx $
W =
2
$$
kx x
=
2
1 2
W = $$ formülüelde edilir.
kx
2
Enerji korunumlu olduğundan W işi yay üzerinde potansiyel enerjiye dönüşür. Yayın sahip olduğu bu ener-
jiye esneklik potansiyel enerjisi denir. Esneklik potansiyel enerji E ile gösterilir. Bu durumda yay sabiti k
olan sarmal bir yayın boyu x kadar değiştirildiğinde yayda depolanan esneklik potansiyel enerjisi
kx eşitliğiyle hesaplanır.
E Pyay = 1 $$ 2
2
Esneklik potansiyel enerjisi yaydaki uzama miktarının karesiyle doğru orantılıdır.

110