Bölüm 5: Sarmal Yayda Potansiyel Enerji Değişiminin ve Titreşim Hareketin

İncelenmesi

ZKÜ Fen-Ed. Fak.

Fizik Bölümü

GENEL BİLGİLER

• Yay sabiti ve geri çağırıcı kuvvet kavramlarının öğrenilmesi

• Sarmal Yay’da potansiyel enerji değişiminin incelenmesi

• Basit titreşim (harmonik)hareketin öğrenilmesi ve periyot ifadesinin deney sonuçlarından bulunması

Sabit bir noktanın iki yanında salınan cisme titreşim hareketi yapıyor denir. Bu deneyde titreşim hareketinin özel bir şekli olan harmonik hareket ve bu hareket sırasında potansiyel enerjinin değişimi incelenir.

Sarmal Yayda, Potansiyel Enerji Değişiminin ve Basit Harmonik Hareketin İncelenmesi

x = 0

x1

x2

x

Şekil 1’de görüldüğü gibi bir ucu destek çubuğuna tutturulmuş sarma yayın öbür ucuna kütlesi m olan bir cismin asıldığında W=mg ağırlığının etkisiyle aşağı doğru gerilecektir. Bu sırada yaya asılan cismin uyguladığı W=mg kuvvetine karşılık yayda zıt yönde bir F geri çağırıcı kuvvet doğar ve yayı tekrar gergin olmadığı duruma getirir.Yay sabiti k olmak üzere,

F=-kx şeklindedir.

Yay x kadar gerildiğinde veya sıkıştırıldığında yaya depo edilen potansiyel enerji,

ifadesiyle verilir.

Yayın tam bir salınım yapması için geçen süre olan periyot ifadesi ise

şeklinde verilir.

2

2

1kxEP

mT = 2π

k

Yay sabitinin Bulunması:

• Bir ucu desteğe tutturulmuş yayın diğer ucuna toplam kütle 50g olacak şekilde çengelli kütlelerden asarak buna karşı oluşan uzamaları kaydedin.

• Bu işlemi her defasında 50g artırarak 5 kez tekrarlayınız.

• Asılan ağırlıklara karşı uzamaların grafiğini ölçü sonuçlarını kullanarak çiziniz. Çıkan doğrusal grafiklerin eğiminden yararlanarak yay sabitini hesaplayınız.

Yay potansiyel enerji değişimi:

• Yay serbest konumda iken yay uzunluğunu ölçünüz.(Şekil 1’de x=0 konumu)

• Yayın serbest ucuna kütlesi 250g olan bir cisim asınız.

• Cismi altından elinizle destekleyerek yayın normal uzunluğuna bağlı olarak (5-10cm), yukarı kaldırınız (Şekil 1'de x1 konumu).

• Cismi serbest bırakarak nereye kadar düştüğünü dikkatli bir şekilde belirleyiniz (x2 konumu).

• Cismin (x1-x2) yolunu düşmesi sonucu kaybettiği yerçekimi potansiyel enerjisindeki değişimi (ΔEc) ile yayın kazandığı esneklik potansiyel enerjisindeki değişimi (ΔEp) ölçü sonuçlarından yararlanarak hesaplayınız

Harmonik Harekette Periyot Bağıntısının Bulunması :

• Kurulu düzenekteki yayın ucuna 50g'lık bir cisim asarak harmonik hareket yapmasını sağlayınız.

• 20 tam titreşim için geçen zamanı kronometre ile ölçünüz.

•Her defasında cismin kütlesini 50g artırarak bu işlemi 5 defa tekrarlayınız.

•Periyodun kütleye nasıl bağlı olduğunu görmek amacıyla, m kütlelerine karşı T periyotlarının grafiğini çiziniz.

• 'ye karşı T grafiğini çiziniz. Grafiklerden faydalanarak periyot ifadesinin kütleye ne şekilde bağlı olduğunu yorumlayınız.

m