12. sınıf Fizik · 1. dönem 1. yazılı · 12.1.1.4

12. Sınıf Fizik 1. Yazılı: Araçların Emniyetli Dönüş Şartları Soruları

Yatay, eğimli ve düşey düzlemdeki yol kesitlerinde aracın en büyük güvenli hızını hesaplama.

Resmî öğrenme çıktısı

Çembersel Hareket · Düzgün Çembersel Hareket

12.1.1.4. Yatay, düşey, eğimli zeminlerde araçların emniyetli dönüş şartları ile ilgili hesaplamalar yapar.

1. soru

Yatay virajda hız sınırı · 10 puan

Kütlesi 1000 kg olan bir otomobil, yarıçapı 80 m olan yatay bir virajı dönecektir. Kuru asfaltta lastiklerle yol arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,5; ıslak asfaltta 0,2 kabul edilmektedir (g = 10 m/s²).

1.14 puan
Aracı virajda çembersel yörüngede tutan kuvveti belirtiniz ve emniyetli dönüş hızı için bağıntıyı çıkarınız.
1.24 puan
Kuru ve ıslak yolda virajın en büyük emniyetli hızını m/s ve km/h olarak hesaplayınız.
1.32 puan
Bir sürücü: “Kamyonum otomobilden ağır olduğu için bu virajı kayma açısından daha yüksek hızla dönebilirim.” diyor. Bu önermeyi değerlendiriniz.

Çözümü ve puanlamayı göster

1.1 tam puan 4

Örnek çözüm

Merkezcil kuvveti yol ile lastikler arasındaki statik sürtünme kuvveti sağlar. Sınırda μ · m · g = m · v² / r ⇒ v = √μ · g · r. Kütle sadeleştiği için sonuç kütleden bağımsızdır.

Puanlama

Merkezcil kuvveti sürtünmenin sağladığını belirtmek1 puan
μ · m · g = m · v² / r eşitliğini kurmak2 puan
v = √(μ · g · r) bağıntısı1 puan

1.2 tam puan 4

Örnek çözüm

Kuru: v = √0,5 · 10 · 80 = 20 m/s = 72 km/h. Islak: v = √0,2 · 10 · 80 = √160 ≈ 12,6 m/s ≈ 45,5 km/h.

Puanlama

Kuru yolda 20 m/s = 72 km/h2 puan
Islak yolda yaklaşık 12,6 m/s ≈ 45-46 km/h2 puan

1.3 tam puan 2

Örnek çözüm

Önerme yanlıştır. Kütle arttığında sürtünme kuvveti de gereken merkezcil kuvvet de aynı oranda artar. Kütle bağıntıda sadeleştiği için aynı sürtünme katsayısında sınır hız değişmez.

Puanlama

Önermenin yanlış olduğunu belirtmek1 puan
Kütlenin sadeleştiğini gerekçe göstermek1 puan

Yetersiz, yanlış, belirsiz ya da boş bırakılan cevap 0 puandır.

2. soru

Eğimli virajın tasarım hızı · 9 puan

Yarıçapı 120 m olan bir viraj, yatayla 37° açı yapacak şekilde eğimli yapılmıştır. Sürtünmenin ihmal edildiği durumu inceleyiniz (sin 37° = 0,6; cos 37° = 0,8; g = 10 m/s²).

2.14 puan
Araca etki eden kuvvetleri belirtiniz. Normal kuvvetin bileşenlerini kullanarak sürtünme olmadan dönüş için hız bağıntısını çıkarınız.
2.23 puan
Bu virajın sürtünme gerektirmeyen dönüş hızını m/s ve km/h olarak bulunuz.
2.32 puan
Yol buzlu ve sürtünmesiz olsaydı, bir önceki görevde bulduğunuz hızdan büyük ve küçük hızlarda aracın hareketinin nasıl değişeceğini açıklayınız.

Çözümü ve puanlamayı göster

2.1 tam puan 4

Örnek çözüm

Araca ağırlık ve yolun normal kuvveti etki eder. Düşeyde N · cos θ = m · g; yatayda N · sin θ = m · v² / r. İki eşitlik oranlanırsa tan θ = v² / (r · g), yani v = √r · g · tan θ bulunur.

Puanlama

Ağırlık ve normal kuvveti belirlemek1 puan
Düşey denge eşitliği1 puan
Yatayda merkezcil kuvvet eşitliği1 puan
tan θ = v² / (r · g) sonucu1 puan

2.2 tam puan 3

Örnek çözüm

tan 37° = 0,6 / 0,8 = 0,75. v = √120 · 10 · 0,75 = √900 = 30 m/s = 108 km/h.

Puanlama

tan 37° = 0,75 kullanmak1 puan
v = 30 m/s = 108 km/h2 puan

2.3 tam puan 2

Örnek çözüm

Hız 30 m/s’den büyükse normal kuvvetin yatay bileşeni gereken merkezcil kuvvete yetmez; araç yolun dış ve yüksek tarafına kayar. Hız 30 m/s’den küçükse bu bileşen gerekenden büyük kalır; araç iç ve alçak tarafa kayar.

Puanlama

Büyük hızda dış tarafa kayma1 puan
Küçük hızda iç tarafa kayma1 puan

Yetersiz, yanlış, belirsiz ya da boş bırakılan cevap 0 puandır.

3. soru

Tümsek ve çukurdan geçen araç · 9 puan

Kütlesi 1000 kg olan bir araç, düşey düzlemde çember yayı biçimindeki bir tümsekten ve sonra çukurdan 10 m/s hızla geçmektedir. Tümsek ve çukurun eğrilik yarıçapı 40 m’dir (g = 10 m/s²).

3.15 puan
Aracın tümseğin en üst noktasında ve çukurun en alt noktasında yola uyguladığı kuvvetleri hesaplayınız.
3.24 puan
Aracın tümseğin tepesinde yoldan ayrılmaması için en büyük hızı bulunuz. Bu hızın neden kütleye bağlı olmadığını açıklayınız.

Çözümü ve puanlamayı göster

3.1 tam puan 5

Örnek çözüm

Merkezcil kuvvet: m · v² / r = 1000 · 100 / 40 = 2500 N; ağırlık 10 000 N. Tümsekte merkez aşağıdadır: m · g − N = 2500 ⇒ N = 7500 N. Çukurda merkez yukarıdadır: N − m · g = 2500 ⇒ N = 12 500 N. Etki-tepki gereği araç yola da bu büyüklükte kuvvet uygular.

Puanlama

Merkezcil kuvveti 2500 N bulmak1 puan
Tümsekte N = 7500 N2 puan
Çukurda N = 12 500 N2 puan

3.2 tam puan 4

Örnek çözüm

Sınırda N = 0: m · g = m · v² / r ⇒ v = √g · r = √400 = 20 m/s. Her iki taraftaki kütle sadeleştiği için sınır hız yalnızca g ve r’ye bağlıdır.

Puanlama

N = 0 koşulunu yazmak1 puan
v = 20 m/s2 puan
Kütlenin sadeleştiğini belirtmek1 puan

Yetersiz, yanlış, belirsiz ya da boş bırakılan cevap 0 puandır.

Puanlar sorunun kendi içindeki dağılımını gösterir; örnek kâğıtta bütün sorular birlikte 100 puana ölçeklenir.

Bu konunun geçtiği örnek kâğıtlar

Kâğıdın tamamını çözüp kendini puanlamak için bir kâğıt seç.

Örnek Kâğıt 3: 1 soru Örnek Kâğıt 4: 1 soru

Diğer konular

Sorular resmî sınav sorusu değildir; Unikazan tarafından Ortaöğretim Fizik Dersi Öğretim Programı’na göre örnek olarak hazırlandı. Öğrenme çıktısı metni ÖDSGM konu soru dağılım tablosundan alındı (kaynak).

Ücretsiz ön görüşme

30 dakikada sana özel yol haritası

1Formu doldurDört bilgi yeterli, bir dakika sürer.
2Seni arayalımGörüşme saatini sana uygun zamana koyalım.
3Yol haritanı çıkaralımNetlerini ve hedefini konuşur, haftalık planın ilk taslağını birlikte çizeriz.

Hemen konuşmak istersen 0432 606 02 26 veya WhatsApp